Μια νέα προοπτική για την ανακύκλωση παλαιών φωτοβολταϊκών πάνελ και την αξιοποίηση των υλικών τους στην αποθήκευση ενέργειας ανοίγει έρευνα επιστημόνων στη Νότια Κορέα. Οι ερευνητές κατάφεραν να παραγάγουν νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου από φωτοβολταϊκές κυψέλες που έχουν ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής τους, τα οποία, όταν ενσωματώθηκαν σε ανόδους μπαταριών ιόντων λιθίου, βελτίωσαν την αποθηκευτική τους ικανότητα.
Η ερευνητική ομάδα αξιοποίησε τη σκόνη που προκύπτει από την επεξεργασία παλαιών φωτοβολταϊκών κυψελών και, μέσω μιας τροποποιημένης χημικής διαδικασίας, παρήγαγε σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου με μέση διάμετρο 109 νανόμετρα. Η μέθοδος που εφαρμόστηκε βασίζεται στην τεχνική Stöber, επιτρέποντας την παραγωγή σχεδόν σφαιρικών σωματιδίων με περιορισμένη συσσωμάτωση, χωρίς την ανάγκη πρόσθετων επιφανειοδραστικών ουσιών ή πολυμερών.
Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών ήταν ενθαρρυντικά. Συγκεκριμένα, η άνοδος που αποτελούνταν κατά 95% από γραφίτη και κατά 5% από διοξείδιο του πυριτίου εμφάνισε ειδική χωρητικότητα 370,34 mAh/g έπειτα από 100 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Η αντίστοιχη επίδοση μιας ανόδου από καθαρό γραφίτη περιορίστηκε στα 308,24 mAh/g, γεγονός που αντιστοιχεί σε αύξηση περίπου 20%.
Επιπλέον, το σύνθετο υλικό παρουσίασε καλύτερη συμπεριφορά σε υψηλότερη πυκνότητα ρεύματος, διατηρώντας σχεδόν διπλάσια χωρητικότητα σε σύγκριση με τον καθαρό γραφίτη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης βελτίωση της αρχικής κουλομβικής απόδοσης, δηλαδή του ποσοστού ηλεκτρικού φορτίου που ανακτάται κατά τον πρώτο κύκλο λειτουργίας της μπαταρίας.
Η σημασία της έρευνας δεν περιορίζεται στη βελτίωση των επιδόσεων των μπαταριών. Αναδεικνύει παράλληλα τη δυνατότητα μετατροπής ενός ρεύματος αποβλήτων από την ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά φωτοβολταϊκών σε πρώτη ύλη για την παραγωγή τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας.
Οι επιστήμονες επισημαίνουν, ωστόσο, ότι το διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιήθηκε στις δοκιμές χωρίς να έχει προηγουμένως μετατραπεί σε στοιχειακό πυρίτιο, το οποίο διαθέτει σημαντικά μεγαλύτερη ικανότητα αποθήκευσης λιθίου. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο της έρευνας θα επικεντρωθεί στη μετατροπή των νανοσωματιδίων σε πυρίτιο και στην αξιολόγησή τους ως υλικού για τις ανόδους μπαταριών.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό International Journal of Electrochemical Science και χρηματοδοτήθηκε από φορείς της Νότιας Κορέας, στο πλαίσιο προγραμμάτων έρευνας και ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών.
Η συγκεκριμένη προσπάθεια εντάσσεται σε μια ευρύτερη τάση ανάκτησης πολύτιμων υλικών από παλαιά φωτοβολταϊκά πάνελ. Στη Νότια Κορέα, μάλιστα, από το 2023 εφαρμόζεται σύστημα διευρυμένης ευθύνης του παραγωγού για τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, μέσω του οποίου ανακυκλώθηκαν 688 τόνοι υλικών κατά τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του, ξεπερνώντας κατά περισσότερο από τέσσερις φορές τον αρχικό στόχο.
Πηγή: pv-magazine
