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研制新能源電池是各國研究團隊追逐的熱點方向。近期，來自日本的研究人員開發出一種利用核燃料副產品——貧鈾的可充電電池，它有望緩解風能和太陽能的間歇性問題。

鈾濃縮加工成核燃料的過程中會產生濃縮鈾以及副產品貧鈾(depleted uranium)。

貧鈾所含的可裂變核素鈾-235(自然界唯一能發生可控裂變的同位素)較少，本身無法再被用作反應堆燃料，屬于廢料；但它具有微弱放射性，其化學毒性與天然鈾相當，高劑量接觸會損傷腎臟，因此不可隨易棄置，只能封存處理——日本核電產業遺留的1.6萬噸貧鈾就是個典型案例，美國能源部則存有約75萬噸貧鈾。

值得一提的是，憑借高密度特性，貧鈾已被用于穿甲彈和醫療輻射屏蔽等領域。而現在，來自日本原子能研究開發機構(JAEA)的科學家團隊竟成功將貧鈾轉化成可充電電池！

團隊表示，這種可充電鈾電池稱得上全球首創，其充放電性能已經得到驗證，未來有望替代大容量鋰離子電池，幫助風電場和太陽能電站等可再生能源設施穩定輸出電力。

“雖然仍處于早期研發階段，但該技術或可將核廢料轉化為資源。”

JAEA團隊于今年3月公布了研發成果，并就電池技術作出概述。雖然未透露后續將在何時何刊發表包含詳細信息的論文，但他們明確介紹了一些關鍵技術細節：原型是一種液流電池，可將能量儲存于兩個裝有液態電解液的儲罐，兩罐電解液各帶正負電荷，罐體越大，電池容量越高。液流電池是一種非常適合風能、太陽能等間歇性可再生能源的儲能技術。

電解液被泵入電池堆后在電極處發生反應、產生電能。原型電池使用鈾作為負極的活性材料，鐵作為正極活性材料。電解液由有機溶劑和含陰陽離子的鹽類混合而成，在100°C以下呈液態。

大約25年前，日本東北大學和京都大學的學者就曾提出可充電鈾電池的構想。

JAEA的研究員大內一樹(Kazuki Ouchi)表示，他們最新設計的這種鈾電池的關鍵突破在于引入鐵元素，即利用不同氧化態的鐵離子穩定電解液；將鐵電解質與鈾電解質結合后，電池實現了1.3伏工作電壓。

1.3伏的單電池電壓已接近普通1.5伏堿性電池的水平，足以點亮小型LED燈。此外，充放電循環10次幾乎無損電池性能，這展現了穩定性。

在充放電循環過程中，鈾電解液的顏色從綠色轉變成紫色，又從紫色切回藍色，這反映了氧化態的變化。

當被問及貧鈾的安全隱患時，團隊表示可通過特定屏蔽措施解決問題。

大內一樹指出：“就實驗室規模的原型電池(含約3毫升電解液)而言，其鈾放射性不構成威脅。當然，鈾放射性雖低卻也不可忽視。”團隊計劃評估電池輻射量，并研究大容量設計的屏蔽結構。

另一方面，團隊目前正開發包含電極的液流電池，以追求更高容量。更大規模設計將使用650噸鈾，儲能達3萬千瓦時，相當于日本3000戶家庭日用電量。

牛津大學專家戴維·豪伊(David Howey，未參與相關工作)評價稱：“鈾電池作為非水電解質性能的測試案例，帶來了令人驚喜的新東西，但其安全性和重量問題也不可忽視。”

鈾電池還將面對來自現有技術的競爭。現有的固定儲能技術，例如鋰離子電池和液流電池，經過了多年發展和規模擴展，比新技術更具成本優勢。

豪伊說道：“任何新技術都必須提供一條能通過規模化將成本控制到極低水平的路徑。就可充電鈾電池而言，這條路徑是什么，以及它在環境和政治層面是否可接受，都還不明確。”

大內則認為，在以核電為能源政策基礎的國家，隨著發電量增加，預計貧鈾存量未來也將不斷增長，它們給鈾電池供應充足原料。

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