Репортаж от Wedoany，Исследователи Университета Ньюкасла (Австралия) совместно с CSIRO Energy и PV Industries систематически изучили электрохимические факторы, влияющие на эффективность извлечения серебра в процессе переработки солнечных модулей, с особым вниманием к влиянию материала электрода, плотности тока и загрязнения медью на процесс электроосаждения серебра.
Исследовательская группа отметила, что, хотя серебро составляет лишь около 0,03% массы фотоэлектрического модуля, на него приходится половина стоимости материалов модуля. Согласно текущим прогнозам, к 2050 году от 85% до 95% мировых запасов серебра может быть зафиксировано в фотоэлектрических модулях. Хотя в предыдущей литературе уже проводились экспериментальные исследования электрохимического извлечения серебра из фотоэлектрических элементов, исследований, посвящённых механизмам влияния базовых переменных процесса, всё ещё недостаточно.
В ходе эксперимента команда приготовила выщелачивающий электролит, содержащий 4 М азотной кислоты (HNO₃) и 20 мМ нитрата серебра (AgNO₃), для моделирования раствора серебра, полученного при растворении переработанных солнечных элементов. Этот электролит затем был оценён в трёхэлектродной электрохимической ячейке, оснащённой четырьмя типами катодных материалов: серебро, нержавеющая сталь 316L, медь и графит. После определения оптимального материала электрода исследователи дополнительно проанализировали влияние плотности тока и концентрации меди на осаждение серебра. Плотность тока устанавливалась в диапазоне −5, −20, −35 и −50 мА см⁻², а концентрация меди в электролите регулировалась до 10, 20 и 30 мМ соответственно. Степень извлечения серебра, фарадеевская эффективность, потенциал осаждения, морфология и чистота осадка характеризовались с помощью гравиметрического анализа, циклической вольтамперометрии, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) и рентгеновской дифрактометрии (РД).
Результаты показали, что электрод из нержавеющей стали обеспечивает характеристики, сопоставимые с серебряным электродом, достигая средней степени извлечения 93% и фарадеевской эффективности 92%, при этом демонстрируя более высокую стабильность, а осаждённое серебро не было загрязнено. Медный электрод оказался нестабильным в электролите и растворялся в процессе осаждения; графитовый электрод не смог обеспечить устойчивое формирование стабильных осадков серебра.
После определения нержавеющей стали 316L как наиболее подходящего материала электрода команда изучила его характеристики при различных плотностях тока. Было обнаружено, что увеличение плотности тока одновременно повышает степень извлечения серебра и фарадеевскую эффективность — с 87% и 86% при −5 мА см⁻² до 93% и 96% при −35 мА см⁻². Однако после превышения этого значения оба показателя снижались. Кроме того, плотность тока оказывает значительное влияние на морфологию осадка: с увеличением плотности тока размер частиц осадка имеет тенденцию к уменьшению.
Исследование также показало, что концентрация меди в электролите оказывает значительное влияние на электрохимическое поведение системы, что подтверждено измерениями циклической вольтамперометрии. Концентрация меди, по-видимому, также влияет на процессы зародышеобразования и осаждения серебра, что изменяет морфологию осадка. Однако в пределах протестированных концентраций (до 30 мМ меди и 20 мМ серебра) признаков соосаждения меди в осаждённом серебре не наблюдалось.
Соответствующие результаты опубликованы в журнале Electrochimica Acta под названием «Параметрический анализ электрохимических переменных при извлечении серебра для переработки солнечных модулей» (A parametric analysis of electrochemical variables in silver recovery for solar module recycling).
