اخبار صنعت

مهندسان MIT باتری های قدیمی را در سلول های خورشیدی بازیافت می کنند

2021-06-16
موضوعات:
فناوری باتری ، فناوری سبز ، علم مواد ، فتوولتائیک ، سلول های خورشیدی
نویسنده: دیوید چندلر ، مASSسسه فناوری MASSACHUSETTS ، 18 آگوست 2014



مهندسان MIT مواد زائد خطرناک باتری های دور ریخته شده را بازیافت می کنند و نشان می دهند که سرب از یک باتری اتومبیل می تواند پنل های خورشیدی کافی برای تامین برق 30 خانوار تولید کند.

این می تواند یک راه حل کلاسیک برد-برد باشد: سیستمی که توسط محققان MIT پیشنهاد شده است ، مواد باتری خودروهای دور ریخته شده را "منبع احتمالی آلودگی سرب" به صفحات خورشیدی جدید و طولانی مدت تبدیل می کند که نیرویی بدون انتشار تولید می کنند.

این سیستم در مقاله ای در مجله Energy and Environmental Science ، که توسط پروفسورها آنجلا ام بلچر و پائولا تی هاموند ، دانشجوی کارشناسی ارشد پو-ین چن و سه نفر دیگر نوشته شده است ، توضیح داده شده است. این مبتنی بر پیشرفت اخیر در سلولهای خورشیدی است که از ترکیبی به نام پروسکیت استفاده می کند - به طور خاص ، پرولوسکیت ارگانولاد - یک فناوری است که از آزمایشات اولیه به سرعت پیشرفت کرده و کارایی آن تقریباً قابل رقابت با آن است. انواع دیگر سلول های خورشیدی

بلچر ، W.M. می گوید: "از تظاهرات اولیه به کارآیی خوب در کمتر از دو سال رسید." کک استاد انرژی در MIT در حال حاضر ، سلول های فتوولتائیک مبتنی بر پروسکایت به بازده تبدیل قدرت بیش از 19 درصد دست یافته اند که نزدیک به بسیاری از سلول های خورشیدی تجاری مبتنی بر سیلیکون است.

محققان MIT نحوه بازیافت مواد را از باتری های قدیمی خودرو به صفحات خورشیدی جدید نشان می دهند.

توضیحات اولیه فناوری پروسکایت استفاده از سرب را که تولید آن از سنگ معدن خام می تواند بقایای سمی تولید کند ، به عنوان یک اشکال مشخص کرد. اما با استفاده از سرب بازیافتی از باتری های قدیمی خودرو ، می توان از فرآیند تولید برای انتقال مواد سمی از محل های دفن زباله و استفاده مجدد از آن در صفحات فتوولتائیک استفاده کرد که می تواند برای چندین دهه تولید برق را ادامه دهد.

به طرز شگفت انگیزی ، از آنجا که مواد فتوولتائیک پروسکایت به شکل یک فیلم نازک با ضخامت نیم میکرومتر است ، تجزیه و تحلیل تیم نشان می دهد که سرب از یک باتری اتومبیل می تواند پنل های خورشیدی کافی برای تامین برق برای 30 خانوار تولید کند.

به عنوان یک مزیت دیگر ، تولید سلول های خورشیدی پروسکایت یک فرآیند نسبتاً ساده و خوش خیم است. بلچر می گوید: "این مزیت این است که یک فرایند با درجه حرارت پایین است و تعداد مراحل در مقایسه با ساخت سلول های خورشیدی معمولی کاهش می یابد."

چن می افزاید: این عوامل به شما کمک می کند تا به راحتی بتوانید به مقیاس بزرگ ارزان تر برسید.

انباشت باتری در پیش است

یکی از انگیزه های استفاده از سرب در باتری های ماشین های قدیمی این است که فناوری باتری در حال تغییر سریع است و انواع جدید و کارآمدتری مانند باتری های لیتیوم یونی به سرعت بازار را در اختیار می گیرند. بلچر می گوید: "با تکامل فناوری باتری ، بیش از 200 میلیون باتری سرب اسید به طور بالقوه در ایالات متحده بازنشسته می شوند و این می تواند بسیاری از مسائل زیست محیطی را ایجاد کند."

به گفته وی ، امروزه 90 درصد از سرب بازیافت شده از بازیافت باتری های قدیمی برای تولید باتری های جدید استفاده می شود ، اما با گذشت زمان بازار باتری های سربی اسیدی جدید احتمالاً کاهش می یابد و به طور بالقوه مقدار زیادی سرب بدون هیچ گونه آشکاری باقی می ماند. کاربرد.

در یک پنل خورشیدی به پایان رسیده ، لایه سرب به طور کامل با مواد دیگر محصور می شود ، همانطور که امروزه بسیاری از صفحات خورشیدی وجود دارد و خطر آلودگی سرب محیط را محدود می کند. هنگامی که پنل ها در نهایت بازنشسته می شوند ، سرب را می توان به سادگی به صفحات خورشیدی جدید بازیافت کرد.

چن می گوید: "فرآیند محصور کردن آنها همانند سلولهای پلیمری امروز است." این فناوری را می توان به راحتی ترجمه کرد

هاموند می گوید: "مهم این است که ما چرخه زندگی مواد را در سیستم های انرژی در مقیاس بزرگ در نظر بگیریم." nd € ndو در اینجا ما معتقدیم که سادگی محتمل رویکرد خوبی برای اجرای تجاری آن است. â €

سرب قدیمی به خوبی نو است

بلچر معتقد است که سلولهای خورشیدی بازیافتی پروسکایت توسط دیگر محققان فتوولتائیک مورد استقبال قرار می گیرد ، که اکنون می توانند این فناوری را برای حداکثر کارایی تنظیم کنند. کار تیم به وضوح نشان می دهد که سرب بازیابی شده از باتری های قدیمی به همان اندازه برای تولید سلول های خورشیدی پروسکایت به عنوان فلز تازه تولید شده مفید است.

برخی از شرکت ها در حال آماده سازی برای تولید تجاری پانل های فتوولتائیک پروسکایت هستند که در غیر این صورت ممکن است به منابع جدید سرب نیاز داشته باشند. این تیم می گوید از آنجا که این می تواند معادن و ذوب را در معرض گازهای سمی قرار دهد ، در عوض معرفی بازیافت می تواند مزایای فوری را به همراه داشته باشد.

یانگ یانگ ، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس که در این تحقیق شرکت نداشت ، می گوید: "وای ، چه مقاله جالبی است ، که هدر رفتن یک سیستم را به منبع ارزشمندی تبدیل می کند." یکی دیگر! من فکر می کنم کارهایی که در اینجا نشان داده شده است می تواند یک مشکل عمده زباله های صنعتی را حل کرده و راه حلی برای انرژی های تجدیدپذیر آینده ارائه دهد.

این کار ، که شامل دانشمند تحقیقاتی Jifa Qi ، دانشجوی کارشناسی ارشد Matthew Klug و فوق تخصص Xiangnan Dang بود ، توسط شرکت انرژی ایتالیایی Eni از طریق MIT Energy Initiative پشتیبانی شد.

انتشار: Po-Yen Chen ، و همکاران ، fabric € تولید محیط زیست مسئول سلولهای خورشیدی perovskite کارآمد از باتری های ماشین بازیافت شده ، Energy € انرژی و علوم محیط زیست ، 2014 ؛ DOI: 10.1039/C4EE00965G