ジェームズ・クック大学の研究者らは、ミカンの皮の油からグラフェンを合成するプロセスを開発し、それを使って廃棄された太陽光発電材料から銀を回収した。回収した銀と合成したグラフェンの品質を実証するため、研究者らはドーパミンセンサーを作製し、その性能は基準デバイスを上回ったと報告されている。
オーストラリアのジェームズクック大学の研究チームは、「自立型」 グラフェン 非毒性で再生可能なミカンの皮油を使用しており、使用済みの有機PVデバイスから銀を回収するのに使用できると言われています。
「高品質のグラフェンが得られただけでなく、太陽光発電廃棄物から銀を選択的に回収する驚くべき能力も実証されました。最も驚くべき発見の1つは、グラフェンが銀を標的とする上で非常に優れた選択性を示したことです」と責任著者のモハン・ジェイコブ氏は語った。 太陽光発電マガジン.
回収された材料と合成された材料の両方の品質は、銀強化SPEドーパミンセンサーデバイスで実証され、銀グラフェン複合材料なしで作られた2つの基準ドーパミンセンサーよりも優れた性能を発揮しました。
グラフェン合成
研究チームは、大気条件下で「ダウンストリームマイクロ波プラズマを使用して」グラフェンを合成することから研究を開始した。「システムの主要コンポーネントには、2.45GHzマイクロ波発生器、マッチングネットワーク、冷却システム、反応室が含まれます」と研究チームは述べている。
グラフェンのラマンスペクトル分析では、2Wから200Wのマイクロ波出力で「特徴的な1000Dピーク」が示された。「透過型電子顕微鏡の画像では、格子間隔が0.34であることが明らかになり、これはブラッグの法則で計算されたX線回折の値と一致した」と研究チームは述べた。
PVからの銀回収
その後、研究チームは硝酸溶液で浸出させることにより、有機PVデバイスから銀を回収しました。PVコーティングには、インジウムスズ酸化物（ITO）、酸化亜鉛（ZnO）、モリブデン酸化物（MoO3）、銀（Ag）が含まれていました。
浸出が完了した後、溶液を冷却し、グラフェンでコーティングされたSPEを作成するためのストック溶液として使用しました。「10分間の電気めっき後、Ag濃度はわずかに減少して1.69 ppmになりました。この減少は、電気化学プロセス中に一部のAgイオンが還元され、電極表面に堆積したことを示しています。20分間の電気めっき後、Agイオン濃度はさらに1.62 ppmに減少し、Agイオン濃度が継続的に減少していることを示しています」と研究者らは述べています。
「これらの結果は、電着の持続時間が長くなると銀濃度がさらに低下する可能性があることを示唆しています。」銀の析出はサイクリックボルタンメトリー検出によって確認されました。
「PV 廃棄物溶液にはさまざまな化合物が含まれていたにもかかわらず、グラフェンは銀を高精度で分離・回収する並外れた能力を示しました。価値あるグラフェンを生産しながら、複雑な混合物から銀を選択的に回収するというこの二重の利点は、刺激的で、やや予想外の結果でした」とモハン氏は語ります。
研究チームは、この研究は電子廃棄物から銀などの貴金属を回収する上でのグラフェンの「驚くべき有効性を浮き彫りにする」ものだと述べた。
「太陽光発電の導入が進むにつれ、太陽光発電廃棄物への懸念が急速に高まっているため、PV廃棄物を例に挙げて実証することにしました。銀などの貴重な金属を含むPVパネルの廃棄は、環境面でも経済面でも課題となります。PV廃棄物に焦点を当てることで、貴重な資源を回収しながら効果的なリサイクル方法の緊急ニーズに対応する持続可能なソリューションの開発を目指しました」とジェイコブ氏は述べました。
ドーパミンセンサーのデモンストレーション
複合材料の実際の用途での品質を示すために、研究チームはグラフェン銀電極 (SPE/グラフェン-Ag) 検出器を作成し、それを裸の SPE 検出器およびグラフェン/SPE 検出器と比較しました。テスト結果では、SPE/グラフェン-Ag 電極は他の 2 つの試料と比較して「ピーク電流が大幅に改善」していることが示されました。
研究者らは、グラフェン銀複合材料の他の用途として、耐腐食コーティング、電子産業におけるフレキシブルデバイスに使用する導電性インク、バイオメディカル産業で使用する抗菌コーティング、ガス、生体分子、汚染物質を検出するセンサーなどを提案した。
彼らの研究の詳細は、2010年11月24日に発表された論文「太陽光発電廃棄物からの銀回収のためのグリーングラフェン合成」に詳しく記載されています。 Chemosphere.
これまでのところ、この研究に対する反応は好意的だ。「私たちの研究がオンラインになったばかりですが、同僚からの反応と研究への関心の高さに圧倒されています」とジェイコブ氏は述べ、グループはバッテリーと電子機器廃棄物の分野におけるこの研究の「より幅広い応用性と潜在的影響」について心強いフィードバックを受けていると付け加えた。
チームの次のステップは、グリーン合成プロセスを最適化して拡張性と経済的実現可能性を向上させ、既存の PV リサイクルおよび電子廃棄物インフラストラクチャに統合できるプロセスを目指すことです。「私たちは、これらの進歩を市場に投入し、業界に大きな影響を与えるために、商業化を積極的に検討しています」とジェイコブは述べています。「また、より大規模な実装を試行するために、業界の利害関係者や投資家とのパートナーシップも模索しています。」
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ソースから 太陽光発電マガジン
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