王雙印教授課題組在海水提鈾領域取得新進展
2025-05-19 06:57鈾作為核能的重要原料，對全球核工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。
近年來，核電規(guī)模的不斷擴大推動了鈾需求的顯著增長，然而陸地上的鈾礦資源儲量有限，僅能夠維持近百年的使用。海水鈾資源儲存豐富，大約45億噸，相當于陸地總儲量的幾千倍。因此，開發(fā)高效海水提鈾技術已經(jīng)成為實現(xiàn)鈾資源的潛在方法，對保障核能的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。海水提鈾也被Nature評為“能改變世界的七種化學分離技術之一”。
近日，湖南大學王雙印和王燕勇團隊報道了一項突破性研究。團隊成員開發(fā)了一種超低電壓的雙極電化學海水提鈾新技術，該技術通過低電位涉氯陽極間接提鈾半反應耦合陰極直接鈾還原半反應，在超低電壓0.6下，寬鈾濃度區(qū)間(1-100 ppm)模擬海水中提鈾率均達到了~100%，進一步將該雙極EUE體系應用到超低鈾濃度的天然海水中，也顯示出優(yōu)異的鈾提取率和抗污染性能。團隊所開發(fā)的雙極電化學提鈾新技術，突破了傳統(tǒng)單極提鈾體系理論效率受限問題，提鈾電耗由文獻報道的47500 kWh kg-1 U降至1944 kWh kg-1 U；成本低至約US$83.2 kg-1 U，實現(xiàn)了電化學海水提鈾降本增效。
相關研究成果以“Bipolar electrochemical uranium extraction from seawater with ultra-low cell voltage”為題發(fā)表在國際頂尖期刊《自然·可持續(xù)性》（Nature Sustainability）上。王雙印教授和王燕勇副教授為論文的通訊作者，湖南大學為第一通訊單位。化學化工學院博士生王燕靜為論文的第一作者。該工作得到了國家自然科學基金、國家科技部、湖南省科技廳以及湖南省研究生創(chuàng)新基金等方面的資助。
傳統(tǒng)電化學提鈾（EUE）和雙極EUE方法的示意圖。a, 不同陽極反應電位耦合陰極EUE體系；b, 傳統(tǒng)EUE方法示意圖；c, 雙極EUE方法示意圖。
來源：湖南大學化工院
