Investigadores de la Universidad James Cook han desarrollado un proceso para sintetizar grafeno a partir de aceite de cáscara de mandarina, que luego utilizaron para recuperar plata del material fotovoltaico de desecho. Para demostrar la calidad de la plata recuperada y el grafeno sintetizado, fabricaron un sensor de dopamina que, según se informa, superó a los dispositivos de referencia.
Un equipo de la Universidad James Cook de Australia ha sintetizado "independiente" grafeno utilizando aceite de cáscara de mandarina renovable y no tóxico que, según se informa, puede usarse para la recuperación de plata de dispositivos fotovoltaicos orgánicos al final de su vida útil.
“No sólo dio como resultado grafeno de alta calidad, sino que también demostró una capacidad notable para recuperar selectivamente plata de residuos fotovoltaicos. Uno de los hallazgos más sorprendentes fue cuán excepcionalmente selectivo era el grafeno para detectar la plata”, dijo el autor correspondiente Mohan Jacob. pv magazine.
La calidad de los materiales recuperados y sintetizados se demostró luego en un dispositivo sensor de dopamina SPE mejorado con plata, que superó a dos sensores de dopamina de referencia fabricados sin el compuesto de grafeno de plata.
Síntesis de grafeno
El equipo comenzó la investigación sintetizando grafeno "utilizando plasma de microondas" en condiciones atmosféricas. "Los componentes principales del sistema incluyen un generador de microondas de 2.45 GHz, una red de adaptación, un sistema de refrigeración y una cámara de reacción", afirmó.
Un análisis del espectro Raman del grafeno mostró “un pico 2D característico” en potencias de microondas entre 200 W y 1000 W. “Las imágenes de microscopía electrónica de transmisión revelaron un espaciado intersticial de 0.34, que coincidía con el valor de difracción de rayos X calculado mediante la ley de Bragg. ”, dijo el equipo.
Recuperación de plata de PV
Luego, el equipo recuperó plata de dispositivos fotovoltaicos orgánicos mediante lixiviación en una solución de ácido nítrico. El revestimiento fotovoltaico contenía óxido de indio y estaño (ITO), óxido de zinc (ZnO), óxido de molibdeno (MoO3) y plata (Ag).
Una vez completada la lixiviación, la solución se enfrió y se usó como solución madre para crear un SPE recubierto de grafeno. “Después de 10 minutos de electrodeposición, la concentración de Ag disminuyó ligeramente a 1.69 ppm. Esta disminución sugiere que algunos iones de Ag se redujeron y depositaron en la superficie del electrodo durante el proceso electroquímico. Después de 20 minutos de electrodeposición, la concentración de iones Ag disminuyó aún más a 1.62 ppm, lo que indica una reducción continua en la concentración de iones Ag”, dijeron los académicos.
"Estos resultados sugieren que una mayor duración de la electrodeposición puede conducir a una mayor reducción en la concentración de plata". La deposición de Ag se confirmó con detección voltamétrica cíclica.
“A pesar de la presencia de varios otros compuestos en la solución de residuos fotovoltaicos, el grafeno mostró una capacidad extraordinaria para aislar y recuperar plata con alta precisión. Este doble beneficio de producir grafeno valioso y al mismo tiempo recuperar selectivamente plata de una mezcla compleja fue un resultado emocionante y algo inesperado”, dijo Mohan.
El equipo afirmó que el estudio "destaca la notable eficacia" del grafeno en la recuperación de metales valiosos como la plata de los desechos electrónicos.
“Elegimos hacer una demostración con material fotovoltaico de desecho porque los residuos fotovoltaicos son una preocupación en rápido crecimiento debido a la creciente adopción de la energía solar. La eliminación de paneles fotovoltaicos, que contienen metales valiosos como la plata, plantea desafíos tanto medioambientales como económicos. Al centrarnos en los residuos fotovoltaicos, nuestro objetivo era desarrollar una solución sostenible que abordara la necesidad urgente de métodos de reciclaje eficaces y al mismo tiempo recuperara recursos valiosos”, afirmó Jacob.
Demostración del sensor de dopamina.
Para ilustrar la calidad del material compuesto en una aplicación del mundo real, el equipo fabricó un detector de electrodo de grafeno-plata (SPE/grafeno-Ag) y lo comparó con un detector de SPE desnudo y un detector de grafeno/SPE. Los resultados de las pruebas mostraron que el electrodo SPE/grafeno-Ag mostró una “mejora significativa en la corriente máxima” en comparación con las otras dos muestras.
Los investigadores sugirieron otras aplicaciones de los compuestos de grafeno y plata, como recubrimientos resistentes a la corrosión, tintas conductoras para usar dispositivos flexibles en la industria electrónica, recubrimientos antimicrobianos para su uso en industrias biomédicas, así como sensores para detectar gases, biomoléculas y contaminantes.
Su trabajo se detalla en el artículo “Síntesis verde de grafeno para la recuperación dirigida de plata a partir de residuos fotovoltaicos”, publicado en Quimiosfera.
La respuesta a la investigación hasta la fecha ha sido positiva. "Nuestro trabajo acaba de estar en línea y estamos abrumados por la respuesta de nuestros pares y su interés en nuestra investigación", dijo Jacob, y agregó que el grupo ha recibido comentarios alentadores sobre la "aplicabilidad más amplia y el impacto potencial" del trabajo en los campos de baterías y residuos electrónicos.
Los próximos pasos del equipo son optimizar el proceso de síntesis verde para mejorar su escalabilidad y viabilidad económica, con el objetivo de lograr un proceso que pueda integrarse en la infraestructura existente de reciclaje fotovoltaico y desechos electrónicos. "Estamos buscando activamente la comercialización para llevar estos avances al mercado y lograr un impacto significativo en la industria", dijo Jacob. "También estamos explorando asociaciones con inversores y partes interesadas de la industria para poner a prueba implementaciones a mayor escala".
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Fuente de pv magazine
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