韦德体育 -无毒分离核聚变燃料有了新方法—新闻—科学网

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2025-05-13 12:02:34

锂-6对于在出产核聚变燃料至关主要，但将其从更常见的同位素锂-7中分散出来凡是需要液态汞，而液态汞含有剧毒。此刻，科学家开发出一种无汞分散锂-6的要领，与传统要领同样有用。相干研究3月21日发表在细胞出书社旗下《化学》跨学科期刊。

“这是朝着解决核能重要障碍迈出的主要一步。”瑞士苏黎世联邦理工学院及美国德州农工年夜学化学家、论文通信作者Sarbajit Banerjee说，“锂-6是核能中兴的要害质料，这类要领可能代表了一种可行的同位素分散要领。”

用在分散锂-6的传统要领被称为COLEX工艺，因为污染问题，自1963年起于美国被禁用。从那时起，美国研究利用的险些所有锂-6都依靠在田纳西州橡树岭国度试验室不停削减的库存。一种安全的锂-6分散要领是将核聚变解锁为可连续能源的要害。

研究职员于开发用在清洁“产水”的膜时，不测发明了分散锂-6的新要领。“产水”是石油及自然气钻探历程中被带到地表的地下水，必需颠末清洁处置惩罚后才能被从头注入地下。他们留意到，清洁膜捕捉了水中年夜量锂。

“咱们发明，只管水中含有年夜量的盐，但咱们仍能选择性地提取锂。”Banerjee说，“咱们好奇的是，这类质料是否也对于锂-6同位素具备必然的选择性？”

该膜的锂联合特征源在一种名为Zeta型氧化钒（ζ-V?O?）的试验室合成无机化合物。这类化合物含有沿单一维度延长的地道状布局框架。

“ζ-V?O?具备一些很是惊人的特征——它是一种很是精彩的电池质料，此刻咱们发明它还有能很是有选择性地捕捉锂，甚至具备同位素选择性。”Banerjee说。

为了测试这类质料可否分散锂-6及锂-7，研究团队设置了一个带有ζ-V?O?阴极的电化学电池。当他们将含有锂离子的水溶液泵入电池并施加电压时，带正电的锂离子被吸引到带负电的ζ-V?O?基质上并进入其地道内。因为锂-6及锂-7离子的挪动方式差别，ζ-V?O?地道更偏向在捕捉锂-6离子，而更具流动性的锂-7离子则逃走了捕捉。

“锂-6离子与地道的联合力要强患上多，这就是选择性机制。”论文配合第一作者、德州农工年夜学的Andrew Ezazi说，“假如你把ζ-V?O?及锂之间的毗连想象成一根弹簧，你可以想象锂-7更重，更有可能打破束厄局促，而锂-6更轻，振动更小，进而被紧紧‘锁住’。”

跟着锂离子嵌入ζ-V?O?，该化合物的颜色会逐渐从鲜黄色变为深橄榄绿，这使患上锂的分散水平可以或许轻松监测。

研究团队注解，单次电化学轮回可以使锂-6的含量增长5.7%。为了得到用在核聚变的锂，其锂-6含量需至少到达30%，这象征着需要反复该历程25次。而且颠末约莫45次持续轮回后，可得到90%的锂-6。

“这类富集水平于不利用汞的环境下，与COLEX工艺具备很强的竞争力。”Ezazi说。

“固然，咱们今朝还没有举行工业出产，还有有一些工程问题需要降服，好比怎样设计流体轮回体系。但经由过程屡次流体轮回，你可以相称自制地得到核聚变级另外锂。”Banerjee说。

研究职员暗示，他们的研究成果注解，像ζ-V2O5如许的质料可用在分散其他物资，例如放射性及非放射性同位素。

今朝，该团队正于试图将他们的要领扩展到工业范围。“我认为，人们遍及认为核聚变是清洁能源的最终解决方案。”Banerjee说，“咱们但愿得到一些撑持，将这一结果转化为可行的解决方案。”

相干论文信息：

http://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102486

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