Yn ddiweddar, datblygodd tîm ymchwil cydweithredol dan arweiniad yr Athro Qiu Jieshan ym Mhrifysgol Technoleg Cemegol Beijing a’r Athro Wang Gang ym Mhrifysgol Technoleg Dongguan ddeunydd electrocatalytig gyda llwybr trosi deuol. Gall y deunydd hwn echdynnu ac adennill yr wraniwm metel hynod werthfawr o wraniwm-sy'n cynnwys dŵr gwastraff, gan echdynnu mwy na thair gwaith ei bwysau ei hun mewn un echdyniad.
O fewn 72 awr, gall y deunydd dynnu 98.4% o'r wraniwm o wraniwm-sy'n cynnwys dŵr gwastraff, gan leihau'r crynodiad wraniwm i 0.022 mg L⁻¹, gan fodloni safonau dŵr yfed rhyngwladol (0.03 mg L⁻¹). Cadarnhaodd arbrofion modiwlaidd y gellid echdynnu 15.75 mg o wraniwm o ddŵr daear o fewn 17 awr.
Mae ynni niwclear yn ffynhonnell ynni hanfodol sy'n cefnogi datblygiad economaidd a chymdeithasol. Mae wraniwm yn ddeunydd allweddol ar gyfer cynhyrchu ynni niwclear. Fodd bynnag, mae dyddodion wraniwm hawdd eu cloddio ar y Ddaear yn dod yn fwyfwy prin, tra bod dŵr gwastraff sy'n cynnwys symiau hybrin o wraniwm yn helaeth, yn gwastraffu adnoddau ac yn llygru'r amgylchedd. Mae'r deunydd electrocatalytig a ddatblygwyd gan y tîm hwn yn fath newydd o nano-ddeunydd sy'n gallu echdynnu wraniwm o ddŵr yn effeithlon, yn gyflym ac yn lân.
(Ffynhonnell: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
01 Deunydd Electrocatalytig Deuswyddogaethol Gallu "Cerdded ar Ddwy Coes"
Mae'r datblygiad arloesol hwn yn gorwedd wrth ddylunio swyddogaeth ddeuol ar gyfer y deunydd electrocatalytig hwn, gan roi'r gallu iddo "gerdded ar ddwy goes."
Mae'r deunydd electrocatalytig arbennig hwn a grëwyd ganddynt wedi'i gyplysu'n ddyfeisgar o ddau ddeunydd: yr ocsid twngsten anorganig a'r polypyrrole organig.
Mae'r ocsid twngsten yn tyfu i siâp draenogod môr, tra bod y polypyrrole, fel haen o jeli dargludol, wedi'i orchuddio'n gyfartal ar wyneb draenog y môr.
Mae'r strwythur cyfansawdd dyfeisgar hwn yn rhoi'r ddau allu mawr canlynol i'r deunydd electrocatalytig newydd hwn:
Y gallu cyntaf yw maes trydan mewnol "magnet."
Ar ôl cyfuno'r ocsid twngsten a'r polypyrrole, cynhyrchir maes trydan mewnol bach rhyngddynt. Mae'r maes trydan hwn yn gweithredu fel sleid electron cyfeiriadol, gan ganiatáu i electronau lifo'n fwy llyfn o polypyrrole i twngsten ocsid.
O ganlyniad, mae wyneb twngsten ocsid yn dod yn fwy medrus wrth ddal a dofi ïonau wraniwm â gwefr bositif, gan eu trydaneiddio'n gyflym yn ôl i wraniwm solet. Yn syml, mae'n gwneud yr electrocatalyst yn fwy deniadol i wraniwm, gan ei ddal yn fwy cadarn, a'r gyfradd leihau yn gyflymach.
Yr ail allu yw hunan-gynhyrchu "precipitant."
Mae gan polypyrrole ei hun allu unigryw: gall ddefnyddio ocsigen toddedig yn llawn mewn dŵr, gan gynhyrchu hydrogen perocsid yn sefydlog-yr un hydrogen perocsid a ddefnyddir ar gyfer diheintio-yn seiliedig ar adwaith lleihau ocsigen dau electron.
Mae hyn yn hanfodol oherwydd bod hydrogen perocsid, ar ôl dod ar draws ïonau wraniwm mewn dŵr, yn cael adwaith "cemeg clicio" ar unwaith, gan gynhyrchu gwaddod solet melyn o'r enw wraniwm perocsid.
Mae'r adwaith hwn yn-ddull diwydiannol sefydledig ar gyfer puro wraniwm. Yn y modd hwn, mae'r electrod nid yn unig yn denu ïonau wraniwm ond hefyd yn eu gwaddodi ar unwaith fel gwaddod melyn solet arno'i hun, gan eu gwahanu'n llwyr oddi wrth y dŵr.
Mae'r ddau lwybr hyn -maes trydan-lleihad electrocemegol a yrrir gan hydrogen perocsid-dyodiad cemegol a yrrir gan hydrogen perocsid-yn cael effaith synergaidd, fel rhoi injan ddeuol i'r electrocatalyst, gan gyflymu'n fawr y cyflymder a chyfanswm yr wraniwm a echdynnir o ddŵr.
(Ffynhonnell: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
02 Echdynnu Uchel, Echdynnu Cyflym, Adnabod Clir, Defnydd Hir-Arhosol
Mae arbrofion wedi profi perfformiad trawiadol yr electrocatalyst injan deuol hwn:
Yn gyntaf, mae'n echdynnu llawer iawn. Yn ystod profion arbrofol, cyrhaeddodd ei allu echdynnu uchaf 3,104 miligram o wraniwm fesul gram o ddeunydd, bron ddwywaith yn fwy na'r technolegau blaenllaw presennol.
Yn ail, mae'n echdynnu'n gyflym. Mewn dŵr ocsigenedig, gall gael gwared ar dros 93% o'r wraniwm o fewn 6 awr, bron ddwywaith yn fwy effeithlon nag mewn un amgylchedd peiriant, ocsigen-.
Yn ail, mae'n arddangos detholusrwydd rhagorol; hyd yn oed gyda phresenoldeb ïonau metel cyffredin fel sodiwm, calsiwm, a magnesiwm yn y dŵr, gall y deunydd electrod ddal i ddal wraniwm yn union ac yn ffafriol.
Yn olaf, mae'n brolio hirhoedledd. Mae golchiad ysgafn gydag asid gwanedig yn hydoddi ac yn adennill y cerrig melyn bach sy'n glynu wrth y deunydd electrocatalyst. Mae'r deunydd electrod ei hun yn gadarn ac yn sefydlog, gan ganiatáu ar gyfer o leiaf 20 o ailddefnyddio gyda bron dim diraddio perfformiad.
Mae hyn yn golygu bod gan y deunydd nano-electrocatalyst swyddogaethol ragolygon cymhwyso eang. Mewn mwyngloddio wraniwm, prosesu a thrin sorod, gall y dechnoleg hon adennill wraniwm o ddŵr gwastraff yn effeithlon, gan leihau gwastraff ymbelydrol ac ailgylchu adnoddau gwerthfawr.
Mae sut i echdynnu wraniwm yn economaidd ac yn effeithlon o symiau enfawr o ddŵr môr wedi bod yn her ers tro. Mae'r dechnoleg ynni effeithlon, isel a ddatblygwyd gan yr Athro Qiu Jieshan a thîm yr Athro Wang Gang yn darparu dull newydd o ddatblygu adnoddau wraniwm morol yn y dyfodol.
Ar ben hynny, gall ei ddefnydd wrth drin dŵr daear halogedig wraniwm sicrhau diogelwch dŵr ac iechyd ecolegol.
(Ffynhonnell: https://www.nature.com/articles/s41467-025-65932-4)
Ynglŷn â chynlluniau ar gyfer y dyfodol, dywedodd yr Athro Qiu Jieshan wrth DeepTech, "Bydd ein tîm yn cydweithio'n agos â'r sefydliadau ymchwil haen uchaf ac ysgolheigion yn ddomestig ac yn rhyngwladol, gan ddefnyddio technegau nodweddu sefyllfa uwch mewn{1}} i ddatgelu'n ddwfn beth yw perthynas gweithgarwch y deunyddiau electrocatalytig swyddogaethol hyn, a gwella'r mecanwaith trafnidiaeth ac esblygiad wranaidd pellach. perfformiad."
Yn y cyfweliad, fe ragwelodd hefyd ragolygon cymhwysiad eang deunyddiau swyddogaethol, yn enwedig deunyddiau carbon swyddogaethol, mewn gwahanu nwy, storio ynni, a chatalysis, yn enwedig mewn cymwysiadau sydd eu hangen ar frys gan y genedl, megis deunyddiau a dyfeisiau storio ynni perfformiad uchel, dihalwyno dŵr môr, ac electrolysis dŵr ar gyfer cynhyrchu hydrogen ynghyd â gweithgynhyrchu cemegau mân yn ddeallus. Yn y meysydd hyn, bydd deunyddiau carbon swyddogaethol, oherwydd eu strwythur a'u priodweddau unigryw, yn chwarae rhan hanfodol.