بیشتر سطح زمین را اقیانوس ها پوشانده اند و البته بسیاری از گونه های گیاهی و جانوری در آب اقیانوس ها زندگی می کنند. جالب اینجاست که توده عظیم آب اقیانوس ها حاوی مقدار قابل توجهی یون اورانیوم نیز می باشد. استخراج این یون ها منبع بالقوه ای از سوخت تجدیدپذیر برای تولید انرژی هسته ای را در اختیار دانشمندان قرار می دهد.
به گزارش خبرآنلاین، در مطالعه اخیر که نتایج آن در ACS Central منتشر شده است، ماده جدیدی معرفی شده که برای استخراج الکتروشیمیایی طراحی شده است. این نوآوری در جذب یون های اورانیوم گریزان از آب دریا در مقایسه با تکنیک های قبلی موثرتر است.
راکتورهای انرژی هسته ای انرژی ذخیره شده طبیعی درون اتم را آزاد می کنند و با تقسیم اتم این انرژی را به گرما تبدیل می کنند. این فرآیندی است به نام شکافت. بنابراین، اورانیوم به عنصر مورد علاقه این فرآیند تبدیل شده است. چرا اورانیوم به هر شکلی ناپایدار و رادیواکتیو است و این امر جداسازی و شکستن آن را آسان می کند.
در حال حاضر اورانیوم از سنگ ها و سنگ ها استخراج می شود. اما ذخایر سنگ معدن اورانیوم بسیار محدود است. در همین حال، آژانس انرژی هسته ای تخمین زده است که حدود 4.5 میلیارد تن اورانیوم به شکل یون های اورانیل حل شده در اقیانوس ها شناور است. این منابع هزار برابر بیشتر از منابع اورانیوم در خشکی است.
با این حال، استخراج این یونها چالش برانگیز است. زیرا این ماده سطح کافی برای به دام انداختن یون ها برای انجام این کار را ندارد. بنابراین، Rui Zhao، Guangshan Zhu و همکارانش به فکر ساخت یک ماده الکترودی با تعداد زیادی سوراخ میکروسکوپی افتادند که بتوان از آن در جذب الکتروشیمیایی یونهای اورانیوم از آب دریا استفاده کرد.
توسعه نوآورانه مواد الکترود
برای تولید این الکترودها، اعضای تیم شروع به کار با پارچه های انعطاف پذیر بافته شده از الیاف کربن کردند. آنها روی پارچه را با دو مونومر خاص پوشش دادند و سپس آنها را پلیمریزه کردند. سپس پارچه در هیدروکسی آمین هیدروکلراید آغشته شد تا گروه های آمیدوکسیم به پلیمرها اضافه شود. ساختار طبیعی و متخلخل پارچه سوراخ های بسیار کوچکی را برای لانه سازی آمیدوکسیم ها ایجاد کرده و در نتیجه یون های اورانیل را راحت تر به دام می اندازد.
در طول این تحقیق، محققان پارچه های پوشش داده شده را به عنوان کاتد در آب دریا با منابع طبیعی یا آب دریای غنی از اورانیوم قرار دادند و کمی آند گرافیتی به آن اضافه کردند و یک جریان چرخه ای بین الکترودها ایجاد کردند. با گذشت زمان، رسوبات مبتنی بر اورانیوم زرد روشن روی پارچه کاتد انباشته شدند.
در این آزمایشها، دانشمندان از آب دریا جمعآوریشده از دریای بوهای در چین استفاده کردند و الکترودها 12.6 میلیگرم اورانیوم به ازای هر گرم ماده فعال پوششدادهشده را طی 24 روز استخراج کردند. ظرفیت مواد پوشش داده شده بیشتر از سایر مواد استخراج اورانیوم آزمایش شده توسط اعضای این تیم بود. علاوه بر این، استفاده از الکتروشیمی برای به دام انداختن یونها تقریباً سه برابر سریعتر از تجمع آنها روی پارچه بود.
محققان معتقدند این اقدام روشی موثر برای جذب اورانیوم از آب دریا است که می تواند اقیانوس ها را به عنوان تامین کنندگان جدید سوخت هسته ای به جهان معرفی کند.