项目描述：
传统的煤炭、石油等化石燃料在近代人类的能源消费结构中占据主导地位，但化石燃料的形成需要经过漫长的炭化过程，是不可再生能源，供应量随着时间的推移日益减少。同时化石燃料燃烧会产生温室气体、污染环境。核能作为一种成熟的技术，能够提供大量的电能而不产生温室气体，是相对清洁的新型能源。铀元素作为核燃料的核心，其需求必将大幅增加。然而，铀矿作为珍贵的矿石资源，其已探明的陆地铀矿总产量不超过500万吨，人们开始将目光转向海水、含铀废水等其他非传统铀资源。铀矿浸出、含铀核废液、含铀磷酸盐肥料的使用导致铀在环境中的释放对人类生命安全构成了极大的威胁。基于环境保护以及能源保障角度，对水体环境中铀的高效选择性分离是非常有意义的。本项目通过组建不同的电化学系统从目标水体中快速选择性捕获铀离子。在研究过程中，探索不同电化学手段与铀离子筛分效益之间的关系，从而获得具有实际意义的技术参数。同时针对不同水体中铀物种的分布形式，水体组成，生物腐蚀等环境因素，合成相适应性的电极材料。为铀离子选择获取提供可行性方案。具体来说，项目在针对含铀废水、地下水和海水等不同水体环境下各类干扰性因素，探究不同电化学手段（包括不限于，电吸附技术，电容去离子技术，电催化技术等），在以上水体中筛分铀离子的技术途径以及脱出机理，并通过不同的纳米材料制备方式合成不同的电极材料，调控吸附性能，为实现铀离子的高效脱出提供技术支持。项目的创新之处在于，电化学法是一种新兴的铀提取方法。电化学捕获过程可分为三个阶段: 1)离子迁移，2) 吸附，和3) 电化学转化。与传统的吸附方法相比，电化学分离加快了铀离子在材料表面的扩散速度，同时通过将其转化为中性物质来避免随后的电荷排斥。该方法利用附加电场打破原有的热力学控制吸附平衡，显著提高吸附能力。相对于其他方式，电化学技术可模块化和集成化，更易形成工业化应用。电化学手段从海水和废水中获取珍贵的铀矿资源，这项措施可以使中国从此摆脱贫铀国家的艰难处境，同时保障中国核能事业的健康稳定发展。