Ученые извлекли почти 99% чистого серебра из отработавших солнечных батарей

Комбинированная технология, включающая гидрометаллургию и электрохимическое осаждение, разработанная исследователями из Университета Камерино в Италии, увеличила скорость извлечения серебра из отработанных солнечных элементов до 98,7 процентов. По сравнению с традиционными подходами этот подход также является экологически чистым. 

Коммерчески используемые солнечные элементы используют значительные объемы важных металлов, таких как алюминий, сталь, медь, цинк и серебро. В то время как алюминий и сталь обычно используются для стоек и опорных систем и их легко восстанавливать, медь и серебро гораздо сложнее восстанавливать как часть электрических цепей солнечных элементов.

Необходимость восстановления металлов

С ростом спроса на более экологичные источники энергии устанавливаются крупномасштабные солнечные электростанции. Поскольку солнечные панели обычно служат до трех десятилетий, ученые также обеспокоены масштабным спросом на их утилизацию после окончания срока службы.

Извлечение металлов не только имеет решающее значение из-за их ограниченной доступности, но и может помочь ограничить поиск большего количества металлов из недр Земли. Традиционные подходы к добыче металлов включают в себя открытую добычу, которая требует обширных и энергоемких операций. Более того, они наносят вред окружающей среде и экосистемам региона. 

Поскольку металлы можно разделять, расплавлять и повторно использовать с гораздо меньшими затратами энергии, чем при добыче полезных ископаемых, гораздо экономичнее извлекать их из бесполезных продуктов. 

Разделение меди и серебра

Металлы обычно можно выщелачивать из продукта, но поскольку значения восстановительного потенциала меди и серебра близки, процесс выщелачивания трудно осуществить. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи предложили использовать активированный основанием персульфат с аммиаком, где персульфат действует как окислитель. В результате реакции образуется оксид меди, который действует как защитный слой и предотвращает собственное выщелачивание.

Исследователи протестировали процесс с несколькими переменными, такими как концентрация аммиака в растворе, количество использованных отходов солнечных батарей, концентрация использованного персульфата и общее время реакции. Такие условия, как температура и скорость перемешивания 300 об/мин, оставались неизменными в ходе экспериментов.

Исследователи обнаружили, что концентрации аммиака 0,5 М и 0,2 моль на литр персульфата, а также время реакции 60 минут, работали лучше всего и отделяли серебро с эффективностью 85 процентов. Однако команда была заинтересована в дальнейшем повышении эффективности и обратилась к использованию электрохимического процесса. 

Команда решила использовать метод электроосаждения-окислительно-восстановительного замещения (EDRR), поскольку ранее сообщалось о том, что он успешно позволяет отделить высокочистую форму серебра от фильтрата, содержащего ионы меди. 

Другим преимуществом подхода было то, что он мог работать непосредственно с выщелачиванием и не требовал добавления других химикатов. Метод EDRR является высокоселективным по отношению к серебру и извлекает драгоценные металлы с высокой эффективностью 98,7 процента, что делает его весьма выгодным по сравнению с традиционными процессами.

Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Technology & Innovation.

Источник: https://interestingengineering.com/energy/silver-recovery-spent-solar-panels