Zilver terugwinnen uit PV-afval via groene grafeen

Onderzoekers van de James Cook University hebben een proces ontwikkeld om grafeen te synthetiseren uit mandarijnschilolie, dat ze vervolgens gebruikten om zilver te winnen uit afval-PV-materiaal. Om de kwaliteit van het gewonnen zilver en het gesynthetiseerde grafeen te demonstreren, maakten ze een dopaminesensor die naar verluidt beter presteerde dan referentieapparaten.

Een team van de James Cook University in Australië heeft een ‘vrijstaande’ grafeen met behulp van niet-giftige en hernieuwbare olie uit mandarijnenschillen, die naar verluidt kan worden gebruikt voor het terugwinnen van zilver uit afgedankte organische PV-apparaten.

"Het resulteerde niet alleen in grafeen van hoge kwaliteit, maar het toonde ook een opmerkelijk vermogen om selectief zilver te winnen uit fotovoltaïsch afval. Een van de meest verrassende bevindingen was hoe uitzonderlijk selectief het grafeen was in het targeten van zilver," vertelde corresponderende auteur Mohan Jacob pv tijdschrift.

De kwaliteit van zowel de teruggewonnen als de gesynthetiseerde materialen werd vervolgens aangetoond in een met zilver versterkt SPE-dopaminesensorapparaat, dat beter presteerde dan twee referentiedopaminesensoren die waren gemaakt zonder het zilveren grafeencomposiet

Grafeen synthese

Het team begon het onderzoek door grafeen te synthetiseren “met behulp van downstream microgolfplasma” in atmosferische omstandigheden. “De primaire componenten van het systeem omvatten een 2.45 GHz microgolfgenerator, een matching network, een koelsysteem en een reactiekamer,” aldus het team.

Een Raman-spectrumanalyse van het grafeen toonde “een karakteristieke 2D-piek” bij microgolfvermogens tussen 200 W en 1000 W. “De beelden van transmissie-elektronenmicroscopie lieten een interstitiële afstand van 0.34 zien, wat overeenkwam met de waarde van röntgendiffractie berekend via de wet van Bragg,” aldus het team.

Zilverwinning uit PV

Het team won vervolgens zilver terug uit organische PV-apparaten via uitloging in een salpeterzuuroplossing. De PV-coating bevatte indiumtinoxide (ITO), zinkoxide (ZnO), molybdeenoxide (MoO3) en zilver (Ag).

Nadat het uitlogen was voltooid, werd de oplossing afgekoeld en gebruikt als een voorraadoplossing om een ​​grafeen-gecoate SPE te creëren. "Na 10 minuten elektrodepositie daalde de Ag-concentratie licht tot 1.69 ppm. Deze afname suggereert dat sommige Ag-ionen werden gereduceerd en afgezet op het elektrodeoppervlak tijdens het elektrochemische proces. Na 20 minuten elektrodepositie daalde de Ag-ionenconcentratie verder tot 1.62 ppm, wat duidt op een continue vermindering van de Ag-ionenconcentratie", aldus de academici.

“Deze resultaten suggereren dat een langere duur van de elektrodepositie kan leiden tot een verdere reductie van de zilverconcentratie.” De Ag-afzetting werd bevestigd met cyclische voltammetrische detectie.

"Ondanks de aanwezigheid van verschillende andere verbindingen in de PV-afvaloplossing, vertoonde het grafeen een buitengewoon vermogen om zilver met hoge precisie te isoleren en terug te winnen. Dit dubbele voordeel van het produceren van waardevol grafeen terwijl selectief zilver uit een complex mengsel werd gewonnen, was een opwindende en enigszins onverwachte uitkomst", aldus Mohan.

Het team stelde dat de studie “de opmerkelijke effectiviteit” van grafeen bij het terugwinnen van waardevolle metalen zoals zilver uit elektronisch afval benadrukt.

"We hebben ervoor gekozen om te demonstreren met PV-afvalmateriaal omdat fotovoltaïsch afval een snelgroeiende zorg is vanwege de toenemende acceptatie van zonne-energie. De verwijdering van PV-panelen, die waardevolle metalen zoals zilver bevatten, brengt zowel ecologische als economische uitdagingen met zich mee. Door ons te richten op PV-afval, wilden we een duurzame oplossing ontwikkelen die tegemoetkomt aan de dringende behoefte aan effectieve recyclingmethoden en tegelijkertijd waardevolle grondstoffen terugwint", aldus Jacob.

Demonstratie van dopaminesensor

Om de kwaliteit van het composietmateriaal in een echte toepassing te illustreren, maakte het team een ​​grafeen-zilverelektrode (SPE/grafeen-Ag) detector en vergeleek deze met een kale SPE-detector en een grafeen/SPE-detector. Testresultaten toonden aan dat de SPE/grafeen-Ag-elektrode een "significante verbetering in piekstroom" vertoonde in vergelijking met de andere twee exemplaren.

De onderzoekers stelden nog andere toepassingen voor grafeen-zilvercomposieten voor, zoals corrosiebestendige coatings, geleidende inkt voor flexibele apparaten in de elektronica-industrie, antimicrobiële coatings voor gebruik in de biomedische industrie en sensoren voor het detecteren van gassen, biomoleculen en verontreinigende stoffen.

Hun werk wordt gedetailleerd beschreven in het artikel “Groene synthese van grafeen voor gericht herstel van zilver uit fotovoltaïsch afval”, gepubliceerd in Chemosphere.

De respons op het onderzoek tot nu toe is positief. "Ons werk is net online gekomen en we zijn overweldigd door de respons van onze collega's en hun interesse in ons onderzoek," zei Jacob, eraan toevoegend dat de groep bemoedigende feedback heeft ontvangen over de "bredere toepasbaarheid en potentiële impact" van het werk op het gebied van batterij- en elektronisch afval.

De volgende stappen voor het team zijn het optimaliseren van het groene syntheseproces om de schaalbaarheid en economische levensvatbaarheid te verbeteren, met als doel een proces dat kan worden geïntegreerd in bestaande PV-recycling- en e-waste-infrastructuur. "We kijken actief naar commercialisering om deze ontwikkelingen op de markt te brengen en een significante impact op de industrie te hebben", aldus Jacob. "We onderzoeken ook partnerschappen met belanghebbenden en investeerders in de industrie om grootschaligere implementaties te testen."

Deze content is auteursrechtelijk beschermd en mag niet worden hergebruikt. Als u met ons wilt samenwerken en een deel van onze content wilt hergebruiken, neem dan contact op met: editors@pv-magazine.com.

Bron van pv tijdschrift

Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt onafhankelijk van Chovm.com door pv-magazine.com verstrekt. Chovm.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten. Chovm.com wijst uitdrukkelijk elke aansprakelijkheid af voor inbreuken met betrekking tot het auteursrecht op inhoud.