چین سوخت سلاح‌های مافوق صوت را از آب دریا استخراج می‌کند.

دانشمندان چینی فناوری‌ای برای استخراج بور از آب دریا، عنصری حیاتی برای تولید سوخت سلاح‌های مافوق صوت، توسعه داده‌اند.

به گزارش SCMP، دانشمندان دانشگاه کشاورزی و جنگلداری شمال غربی (چین) فناوری جدیدی را توسعه داده‌اند که امکان استخراج و جمع‌آوری بور از آب دریا را فراهم می‌کند.

بور یک عنصر سبک وزن است که به عنوان سوخت جامد برای موتورهای اسکرم‌جت در برخی از سلاح‌های پیشرفته مافوق صوت چین استفاده می‌شود. علاوه بر این، بور یک جزء کلیدی در آهنرباهای نادر خاکی نئودیمیوم-آهن-بور است، ماده‌ای که به طور گسترده در صنعت و دفاع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در بحبوحه تنش‌های تجاری مربوط به مواد معدنی استراتژیک، نیاز به عرضه پایدار بور، همراه با نئودیمیوم و آهن، برای زنجیره‌های تأمین جهانی به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند.

بور نقش حیاتی در تولید سوخت برای سلاح‌های مافوق صوت چین ایفا می‌کند. (عکس: SCMP)

چین بزرگترین تقاضای جهانی برای بور را دارد اما تولیدکننده اصلی آن نیست. بخش عمده عرضه جهانی بور از ترکیه و ایالات متحده تأمین می‌شود.

آب دریا حاوی مقادیر بسیار کمی بور است که فناوری نمک‌زدایی اسمز معکوس فعلی قادر به حذف آن نیست و حتی ممکن است غلظت آن را افزایش دهد. استفاده طولانی مدت از آب فیلتر شده که هنوز حاوی بور است، می‌تواند برای سلامتی مضر باشد.

در مطالعه‌ای که در تاریخ ۷ نوامبر در مجله Science Bulletin منتشر شد، تیم تحقیقاتی اظهار داشت که فناوری تبخیر سطحی با انرژی خورشیدی (SDIE) به عنوان یک راه حل پایدار برای تولید آب شیرین در نظر گرفته می‌شود.

این تیم اظهار داشت که ادغام اخیر جاذب‌های انتخابی در سیستم SDIE امکان جداسازی همزمان آب شیرین و بازیابی بسیاری از عناصر ارزشمند مانند لیتیوم، اورانیوم و سزیم را فراهم کرده است. بر این اساس، آنها یک سیستم خورشیدی برای تولید آب شیرین و جداسازی بور از آب دریا توسعه دادند.

این تیم با استفاده از آلژینات سدیم به عنوان پایه و تکمیل آن با دو ترکیب پیشرفته، MXene و MgO، ژل جدیدی به نام MMS ساختند. MXene یک نانوماده دوبعدی با ساختار گرافن مانند است که به دلیل تبدیل فوتوترمال کارآمد خود که تبخیر را تسریع می‌کند، قابل توجه است. در همین حال، MgO به عنوان یک جاذب عمل می‌کند و امکان جذب انتخابی بور را فراهم می‌کند.

ژل MMS به صورت ورقه‌های نازکی به ضخامت ۲ میلی‌متر ساخته می‌شود. لایه بالایی روی سطح آب شناور می‌شود تا نور را جذب کرده و هوا را تبادل کند، در حالی که لایه پایینی در آب دریا غوطه‌ور است تا فرآیند جذب را انجام دهد.

در زیر نور خورشید، آب از سطح ژل تبخیر می‌شود و یک گرادیان غلظت ایجاد می‌کند که آب دریا را از طریق ژل به بالا می‌کشد. بخشی از ژل که در تماس با آب دریا است، به طور مداوم آب و بور را جذب می‌کند، در حالی که ذرات MgO درون آن، بور را حفظ می‌کنند.

طبق گفته تیم تحقیقاتی، آب شیرین از طریق تبخیر درون ژل کامپوزیت MXene-MgO تولید می‌شود، در حالی که بور درون ژل تجمع می‌یابد. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این سیستم به حداکثر نرخ تبخیر ۲.۱۴ کیلوگرم آب بر متر مربع ژل در ساعت دست یافت و ۲۲۵.۵۲ میلی‌گرم بور را جذب کرد.

اثربخشی MMS ناشی از ساختار متخلخل لایه‌ای منحصر به فرد آن و ترکیب MXene و MgO است. MXene نور را جذب کرده و انرژی را به گرما تبدیل می‌کند، در حالی که MgO یک جاذب کارآمد بور است. تغییرات دما، غلظت و جریان درون ژل نیز در افزایش سرعت جذب بور نقش دارند.

برای تأیید کاربرد عملی آن، تیم آزمایش‌هایی را در فضای باز در هنگ کنگ انجام داد. پس از سه ساعت کار، چگالش در قسمت بالایی دستگاه ظاهر شد. با وجود تابش خورشیدی نسبتاً ضعیف ماه مارس، ژل همچنان 5.20 کیلوگرم آب در متر مربع تولید کرد و 122.45 میلی‌گرم بور در متر مربع را جذب کرد. هیچ یون بوری در آب چگالش یافته شناسایی نشد.

طبق گفته تیم تحقیقاتی، ژل MMS می‌تواند چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گیرد. پس از هفت چرخه، ظرفیت جذب بور بالای ۸۶ درصد باقی ماند، در حالی که میزان تبخیر به سختی کاهش یافت.

فن ژیمین، رهبر پروژه تحقیقاتی، با بیان اینکه این تیم می‌خواهد به ارزیابی هزینه و مقیاس‌پذیری این فناوری برای کاربردهای در مقیاس بزرگ ادامه دهد، گفت : «نتایج نشان می‌دهد که MMS پتانسیل بالایی در تولید همزمان آب شیرین و استخراج بور از آب دریا یا آب شور دارد.»

هوآ یو (طبق گزارش SCMP)

منبع: https://vtcnews.vn/trung-quoc-chiet-xuat-nhien-lieu-vu-khi-sieu-thanh-tu-nuoc-bien-ar992127.html