中国科学家表示，他们已经找到了一种利用电力从海水中有效提取铀（用于核反应堆燃料的重金属）的方法。

吉林省长春市东北师范大学的研究小组开发了一种电极，可以通过电化学反应捕获铀。

他们表示，这比现有方法至少快三倍，并且可以有效屏蔽海水中的杂质，这意味着它可能适合大规模应用。

赵锐副教授和朱光山教授领导的研究人员于12月13日在同行评审期刊《ACS Central Science》上发表了他们的开创性研究结果。

中国正在建设的核电站比任何其他国家都多，但该国的铀矿石品位较低，因此依赖进口为其反应堆提供燃料。

从海水中提取铀的能力可能会改变中国乃至世界能源结构的游戏规则，该技术的进展受到政策制定者和核工业的密切关注。

自 1942 年物理学家恩里科·费米在芝加哥建造第一座核反应堆以来，铀一直是核电的重要元素。

传统上，铀是从陆地岩层中提取的，但这些矿床的有限性促使科学家们寻找替代的铀来源。

其中最重要的是海洋，据核能机构称，海洋中的铀储量估计为 45 亿吨，几乎是陆地储量的一千倍。

但由于铀浓度极低（十亿分之 3.3），并且在复杂的海洋环境中存在干扰离子，从海水中提取铀是一项极具挑战性的任务。

这项任务的难度相当于在 300,000 升淡水中找到一克盐，甚至更具挑战性。

为了应对这一挑战，该团队通过在碳纤维编织物上涂覆两种单体（可以与其他分子反应形成聚合物等结构的分子）来创建电极。它们被聚合以形成具有微观凸块和凹陷的电极材料，这种材料被称为多孔芳香框架（PAF）。

PAF 具有将铀离子转化为铀化合物的催化位点，以及收集化合物的吸附位点。碳纤维织物的多孔性质也有助于捕获铀离子。

根据研究，与更传统的物理化学吸附方法相比，这种电化学方法可以提高萃取的容量和速率。

Zhu 在论文中表示：“与物理化学吸附相比，使用 PAF 电极 (PAF-E) 提取铀表现出更高的吸收率和更快的动力学。”

研究称，在对渤海海水进行的测试中，该团队使用电极在 24 天内从每克材料中提取了 12.6 毫克铀，但此时仍未达到饱和状态。

科学家们表示，这比大多数其他报道的铀提取方法更好。

测试还表明，尽管海水中存在竞争性金属离子，但电极在多次提取循环中仍保持稳定。

“这种良好的选择性归功于施加到电极上的交流电压，它排斥了未结合的离子，”朱说。

他说，这些电极可以提供一种更有效的从海水中提取铀的方法，这项研究提高了人们对电化学铀提取机制的理解。

该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金委的资助。