《我国科研团队突破电化学海水提铀关键技术瓶颈》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2025-08-13
  • 12日,记者从西南科技大学获悉,该校核素分离与核环境安全团队开发出了一种协同配位—还原界面一体化电极新材料,实现了从海水中电化学提取黑色二氧化铀产物,为全球铀资源开发提供了新的思路。这一成果近日发表在国际期刊《自然·通讯》上。

    在全球对清洁能源需求与日俱增的当下,核能作为高效、低碳能源的重要性愈发凸显。然而,陆地铀资源的稀缺长期以来阻碍着核能产业的稳健前行。电化学海水提铀技术被视为弥补铀资源空缺的可行方案,目前电化学海水提铀一直受到杂质共沉积的影响,这一问题始终制约其工业化进程。

    针对海洋环境的复杂多变,该团队提出将铀酰捕捉位点与还原位点在空间上进行统一,从而构筑协同配位-还原位点,保证了四价铀的原位形成和保存,防止了碱在晶体转化过程中的共沉积。实验结果显示,该电极新材料在实际海水中表现出2.65 mg g-1d-1,即每克电极新材料每天产生2.65毫克铀的电化学铀提取能力,处于目前同类型电极的国际最高水平。

    此外,该团队搭建了国际首台能源自持式流动型电化学海水提铀装置,将广袤海上的太阳能直接转化为电能,实现无外加电场下的电化学海水提铀,这一突破直接实现了实验室到海试质的跨越。在自然光日照条件下,该装置能够稳定输出3—5伏电压,在海南棋子湾海域的中核集团海南海试平台首次实现了电化学海水提铀海试验证。

    目前,该团队正全力推进该技术的产业化应用,已与多家涉核企业和科研机构紧密合作,力求将这一创新成果尽快实现工程化应用。在不久的将来,这项技术将在能源和环保领域大放异彩,引领行业实现新的变革。

  • 原文来源:https://www.stdaily.com/web/gdxw/2025-08/12/content_384055.html
相关报告
  • 《我国科研人员揭示突破锂氧气电池容量瓶颈的关键因素》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-12-03
    • 新华社合肥11月27日电(记者戴威)记者27日从中国科学技术大学获悉,该校特任教授谈鹏团队发现,通过改变锂离子浓度,调控传输与成核动力学之间的匹配程度,可以显著提升锂氧气电池的放电容量。该研究为实现高能量密度锂空气电池提供了理论指导。 锂氧气电池因其超高的理论能量密度,长期以来被认为是未来能源存储的革命性技术。近年来,研究人员在锂氧气电池的高倍率性能和稳定性方面取得了诸多进展,但实际容量远没有达到理论值,主要原因在于多孔正极内空间利用率不足。其中,相变、传质及法拉第反应的复杂耦合以及对电极内部精确表征的技术限制,为揭示正极过程、突破容量瓶颈带来挑战。 解决上述问题的关键是建立放电产物过氧化锂微观行为和电化学性能的联系。在此次研究工作中,为了排除溶剂、催化剂等因素对过氧化锂行为的影响,研究人员通过改变锂离子浓度调节初始动力学状态。 实验结果表明,锂离子浓度影响下的电化学性能变化趋势并不符合离子电导率趋势,且过氧化锂行为也不能完全被先前的成核理论解释。 通过可视化电极和跨尺度数学模型,研究团队进一步探究了过氧化锂分布特性。在0.5摩尔每升电解液中,过氧化锂颗粒呈现逆氧气梯度分布,标志着成核与传输动力学达到最佳平衡,从而实现最大放电容量。 研究团队进一步发现,突破锂氧气电池容量瓶颈的关键在于维持电极深处的物质传输,而非仅取决于加速氧气传输。 研究人员介绍,此次研究深化了对电极设计准则的理解,并为其他固体产物体系的金属-气体电池提供了参考路径。 相关研究成果日前发表于国际权威学术期刊《自然·通讯》。
  • 《上海应用物理研究所海水提铀关键技术取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-05-21
    • 海水中的铀是一种重要的非常规铀资源,其储量约为45亿吨,相当于陆地铀矿储量的一千倍,倘若能经济有效地提取,将是我国核电事业与核力量稳定发展的重要补充和保障。近日,中国科学院上海应用物理研究所研究人员在海水提铀领域取得重要进展,相关结果发表于《能源环境科学》(Energy & Environmental Science)杂志(影响因子30.067)(DOI: 10.1039/C9EE00626E)。 该研究工作通过材料的结构设计,成功获得一种高比表面积多级孔结构的偕胺肟基高分子纤维吸附材料。研究发现,这种规则的多级孔结构使材料在真实海水中的吸附容量首次突破个位数量级,同时结构效应颠覆了传统偕胺肟基材料铀、钒选择性低的现状。材料由于高分子骨架的特性,力学强度高,结构和化学稳定性强,至少可重复使用10次以上,已经达到海水提铀工业化对吸附材料的要求。这项工作为海水提铀研究提供了新思路,开辟了从海洋中开采核燃料的新方法。 该项研究工作由上海应用物理研究所与常州大学联合培养的硕士研究生徐晓在马红娟副研究员指导下完成。