无毒分离核聚变燃料新方法!

锂-6对于核聚变燃料的生产非常重要，但通常需要液态汞来分离更常见的同位素锂-7，而液态汞含有剧毒。如今，科学家们已经开发出了一种与传统方法相同的无汞锂-6分离方法。相关研究于3月21日在细胞出版社的跨学科期刊上发表。

瑞士苏黎世联邦理工学院、德州农业大学化学家、论文通讯作者SarbajittSarbajit Banerjee说：“锂-6是核能复兴的关键材料，它可能代表一种可行的同位素分离方法。

传统的锂-6分离方法被称为COLEX技术，自1963年以来，由于污染问题，在美国被禁止。从那以后，美国几乎所有的锂-6都依赖于田纳西州橡树岭国家实验室库存的减少。安全的锂-6分离方法是解锁核聚变为可持续能源的关键。

当研究人员开发用于清洁“产水”的薄膜时，他们意外地发现了一种新的分离锂-6的方法。“产水”是指在石油和天然气钻井过程中将地下水带到地面的地下水。在重新注入地下之前，必须进行清洁。他们注意到清洁膜在水中捕获了大量的锂。

Banerjee说：“我们发现，虽然水中含有大量的盐，但我们仍然可以有选择地提取锂。”“我们很好奇。这种材料对锂-6同位素有选择性吗?”

该膜的锂结合特性来源于一种叫做Zeta氧化钒的膜。(ζ-V?O?)实验合成无机化合物。该化合物包括沿维度延伸的隧道结构框架。

“ζ-V?O?Banerjee说，它有一些惊人的特点——它是一种非常优秀的电池材料，现在我们发现它也可以非常有选择地捕捉锂，甚至有选择性的同位素。

研究小组成立了一个带有锂-6和锂-7的材料，以测试这种材料能否与锂-6和锂-7分离。ζ-V?O?阴极化学电池。当他们将含有锂离子的水溶液泵入电池并施加电压时，带正电的锂离子被带负电的锂离子吸引。ζ-V?O?通过基质进入隧道。因为锂-6和锂-7离子的运动方式不同，ζ-V?O?隧道更倾向于捕获锂-6离子，而更流动的锂-7离子则逃脱捕获。

德州农业工业大学第一作者和安卓论文“锂-6离子与隧道的结合要强得多，这是一种选择性机制。”“如果你把它放在Ezazi上，”ζ-V?O?与锂的连接可以想象成一个弹簧。你可以想象锂-7更重，更容易打破束缚，而锂-6更轻，振动更小，然后被牢牢“锁住”。"

因为锂离子的嵌入ζ-V?O?，这类化合物的颜色会逐渐由鲜黄色变为深橄榄绿，这使得锂的分离程度易于监测。

研究小组表示，单一的电化学循环可以增加锂-6的含量5.7%。锂-6的含量至少需要30%才能获得用于核聚变的锂，这意味着这个过程需要重复25次。连续循环约45次后可获得90%的锂-6。

Ezazi说：他说：“在不使用汞的情况下，这种财富与COLEX技术有很强的竞争力。

Banerjee说：“当然，我们还没有进行工业生产，还有一些工程问题需要克服，比如如何设计流体循环系统。但是通过多次流体循环，你可以很便宜地获得核聚变级锂。”。

研究者表示，他们的研究结果表明，正如ζ-像V2O5这样的材料可以用来分离其他物质，例如放射性和非放射性同位素。

目前，该团队正在努力将其方法扩展到工业规模。“我认为核聚变通常被认为是清洁能源的最终解决方案。”横幅说:“我们希望得到一些支持，把这个结果变成一个可行的解决方案。”