Naukowcy z James Cook University opracowali proces syntezy grafenu z olejku ze skórek mandarynki, który następnie wykorzystali do odzyskiwania srebra z odpadów PV. Aby zademonstrować jakość odzyskanego srebra i zsyntetyzowanego grafenu, stworzyli czujnik dopaminy, który podobno przewyższył urządzenia referencyjne.
Zespół z australijskiego Uniwersytetu Jamesa Cooka zsyntetyzował „wolnostojący” grafenu wykorzystując nietoksyczny i odnawialny olejek ze skórek mandarynki, który według doniesień może być stosowany do odzyskiwania srebra z organicznych urządzeń fotowoltaicznych wycofanych z eksploatacji.
„Nie tylko dało to wysokiej jakości grafen, ale także wykazało niezwykłą zdolność do selektywnego odzyskiwania srebra z odpadów fotowoltaicznych. Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć była wyjątkowo selektywna charakterystyka grafenu w odniesieniu do srebra” – powiedział autor korespondencyjny Mohan Jacob magazyn pv.
Jakość zarówno odzyskanych, jak i zsyntetyzowanych materiałów została następnie zademonstrowana w urządzeniu z czujnikiem dopaminy SPE wzbogaconym srebrem, które przewyższyło dwa referencyjne czujniki dopaminy wykonane bez kompozytu grafenu ze srebrem
Synteza grafenu
Zespół rozpoczął badania od syntezy grafenu „za pomocą plazmy mikrofalowej w dół” w warunkach atmosferycznych. „Główne komponenty systemu obejmują generator mikrofal 2.45 GHz, sieć dopasowującą, układ chłodzenia i komorę reakcyjną” – stwierdzono.
Analiza widma Ramana grafenu wykazała „charakterystyczny dwuwymiarowy pik” przy mocy mikrofal pomiędzy 2 W a 200 W. „Obrazy uzyskane za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej ujawniły odstępy międzywęzłowe wynoszące 1000, co odpowiada wartości dyfrakcji rentgenowskiej obliczonej na podstawie prawa Bragga” – stwierdził zespół.
Odzysk srebra z PV
Następnie zespół odzyskał srebro z organicznych urządzeń PV poprzez ługowanie w roztworze kwasu azotowego. Powłoka PV zawierała tlenek indu i cyny (ITO), tlenek cynku (ZnO), tlenek molibdenu (MoO3) i srebro (Ag).
Po zakończeniu ługowania roztwór schłodzono i wykorzystano jako roztwór wyjściowy do wytworzenia SPE pokrytego grafenem. „Po 10 minutach elektroosadzania stężenie Ag nieznacznie spadło do 1.69 ppm. Ten spadek sugeruje, że niektóre jony Ag zostały zredukowane i osadzone na powierzchni elektrody podczas procesu elektrochemicznego. Po 20 minutach elektroosadzania stężenie jonów Ag spadło dalej do 1.62 ppm, co wskazuje na ciągłą redukcję stężenia jonów Ag” — powiedzieli naukowcy.
„Wyniki te sugerują, że dłuższy czas elektroosadzania może prowadzić do dalszej redukcji stężenia srebra”. Osadzanie Ag zostało potwierdzone za pomocą cyklicznej detekcji woltamperometrycznej.
„Pomimo obecności różnych innych związków w roztworze odpadów PV, grafen wykazał niezwykłą zdolność do izolowania i odzyskiwania srebra z wysoką precyzją. Ta podwójna korzyść z produkcji wartościowego grafenu przy jednoczesnym selektywnym odzyskiwaniu srebra ze złożonej mieszanki była ekscytującym i nieco nieoczekiwanym wynikiem” – powiedział Mohan.
Zespół stwierdził, że badanie „podkreśla niezwykłą skuteczność” grafenu w odzyskiwaniu cennych metali, np. srebra, z odpadów elektronicznych.
„Wybraliśmy demonstrację z odpadami PV, ponieważ odpady fotowoltaiczne stanowią szybko rosnący problem ze względu na rosnącą adopcję energii słonecznej. Utylizacja paneli PV, które zawierają cenne metale, takie jak srebro, stwarza wyzwania zarówno środowiskowe, jak i ekonomiczne. Skupiając się na odpadach PV, chcieliśmy opracować zrównoważone rozwiązanie, które odpowiada pilnej potrzebie skutecznych metod recyklingu przy jednoczesnym odzyskiwaniu cennych zasobów” — powiedział Jacob.
Demonstracja czujnika dopaminy
Aby zilustrować jakość materiału kompozytowego w rzeczywistym zastosowaniu, zespół stworzył detektor elektrody grafenowo-srebrnej (SPE/grafen-Ag) i porównał go z gołym detektorem SPE i detektorem grafen/SPE. Wyniki testów wykazały, że elektroda SPE/grafen-Ag wykazała „znaczną poprawę prądu szczytowego” w porównaniu z dwoma pozostałymi próbkami.
Naukowcy zasugerowali również inne zastosowania kompozytów grafenowo-srebrnych, takie jak powłoki odporne na korozję, przewodzące tusze do stosowania w elastycznych urządzeniach w przemyśle elektronicznym, powłoki przeciwdrobnoustrojowe do zastosowań w przemyśle biomedycznym, a także czujniki do wykrywania gazów, biocząsteczek i zanieczyszczeń.
Ich praca została szczegółowo opisana w artykule „Zielona synteza grafenu w celu ukierunkowanego odzysku srebra z odpadów fotowoltaicznych”, opublikowanym w Chemosfera.
Dotychczasowa reakcja na badania była pozytywna. „Nasza praca właśnie trafiła do sieci i jesteśmy przytłoczeni reakcją naszych kolegów i ich zainteresowaniem naszymi badaniami” — powiedział Jacob, dodając, że grupa otrzymała zachęcające opinie na temat „szerszej stosowalności i potencjalnego wpływu” prac w dziedzinie odpadów baterii i elektroniki.
Kolejne kroki zespołu to optymalizacja procesu zielonej syntezy w celu poprawy jego skalowalności i opłacalności ekonomicznej, mając na celu proces, który można zintegrować z istniejącą infrastrukturą recyklingu PV i e-odpadów. „Aktywnie poszukujemy komercjalizacji, aby wprowadzić te postępy na rynek i wywrzeć znaczący wpływ na branżę” — powiedział Jacob. „Rozważamy również partnerstwa z interesariuszami i inwestorami z branży w celu przeprowadzenia pilotażowych wdrożeń na większą skalę”.
Ta treść jest chroniona prawem autorskim i nie może być ponownie wykorzystana. Jeśli chcesz współpracować z nami i chcesz ponownie wykorzystać część naszej treści, skontaktuj się z nami: editors@pv-magazine.com.
Źródło z magazyn pv
Zastrzeżenie: Informacje podane powyżej są dostarczane przez pv-magazine.com niezależnie od Cooig.com. Cooig.com nie składa żadnych oświadczeń ani gwarancji co do jakości i niezawodności sprzedawcy i produktów. Cooig.com wyraźnie zrzeka się wszelkiej odpowiedzialności za naruszenia dotyczące praw autorskich do treści.
