Συντάχθηκε 18-07-2025 09:55
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 22/07/2025 11:00
Λήξη: 22/07/2025 12:00
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Αθανασιάδου Ραφαέλα
Α.Μ.: 2018050093
Ημερομηνία Παρουσίασης: 22/07/2025
Ώρα: 11:00
Αίθουσα: Join Zoom Meeting
https://tuc-gr.zoom.us/j/93944604008?pwd=zAq6VyWdv58D30Prp4OPZYW3WCCt2M.1
Meeting ID: 939 4460 4008
Password: 255408
Θέμα ΔE «Εκχύλιση αργύρου από φωτοβολταϊκά πάνελ με υδροθερμική επεξεργασία»
Title « Hydrothermal leaching of silver from photovoltaic panels»
Επιβλέπων: Γιαννής Απόστολος
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
- Γιαννής Απόστολος
- Καστανάκη Ελένη
- Διαγγελάκης Νικόλαος
Περίληψη:
Τα τελευταία έτη, στα πλαίσια της αειφόρου ανάπτυξης, έχει σημειωθεί ραγδαία ανάπτυξη κι εξάπλωση των φωτοβολταϊκών τεχνολογιών, γεγονός το οποίο υπογραμμίζει την σημαντικότητα ανάπτυξης μεθόδων για την ορθή ανάκτηση, επεξεργασία και ανακύκλωση των αποβλήτων που προκύπτουν έπειτα από το πέρας της ζωής τους. Ειδικότερα, ιδιαίτερο ενδιαφέρον εμφανίζεται στην ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων, όπως ο άργυρος (Ag), τα οποία βρίσκονται μέσα στη δομή των φωτοβολταϊκών πλαισίων και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για την κατασκευή νέου ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Ακριβώς αυτός είναι και ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας – η ανάκτηση του αργύρου από απόβλητα φωτοβολταϊκά πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου. Για την επίτευξη του στόχου, μελετήθηκε η εκχύλιση αργύρου από απόβλητα φωτοβολταϊκά μονοκρυσταλλικού πυριτίου (m-Si) με υδροθερμική επεξεργασία. Πιο συγκεκριμένα, αυτό πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή ενός οργανικού οξέος, του κιτρικού. Οι μεταβλητές που εξετάστηκαν κατά την διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας ήταν η συγκέντρωση του κιτρικού οξέος, ο χρόνος παραμονής στον υδροθερμικό αντιδραστήρα, καθώς και η θερμοκρασία επεξεργασίας. Αναλυτικότερα, πριν την εκχύλιση του αργύρου, εφαρμόστηκαν δύο διαδικασίες προεπεξεργασίας. Αρχικά, αφαιρέθηκε χειρωνακτικά από τα τεμάχια των πάνελ, όπου ήταν δυνατό, η οπίσθια μονωτική πλαστική μεμβράνη (backsheet), η οποία είναι συνήθως λευκή και κατασκευασμένη από Tedlar και στη συνέχεια τα δείγματα αυτά υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας για τη θερμική αποδόμηση του πολυμερούς EVA. Η δεύτερη διαδικασία προεπεξεργασίας, έγινε καταβύθιση των τεμαχισμένων πάνελ σε τολουένιο για την απομάκρυνση του EVA και του backsheet, καθώς και για το διαχωρισμό των κυψελών, του γυαλιού και των μεταλλικών αγωγών (ribbons). Έπειτα της προεπεξεργασίας, πραγματοποιήθηκε εκχύλιση με 4M HCl για την απομάκρυνση του αλουμινίου από τις κυψέλες και στις εναπομείνασες εφαρμόστηκε υδροθερμική εκχύλιση με οργανικό οξύ (κιτρικό οξύ) για την εκχύλιση του αργύρου. Κατά την πειραματική διαδικασία εξετάστηκαν διάφορες υδροθερμικές παράμετροι, όπως η συγκέντρωση οξέος (1–1,5–2 M), ο χρόνος επεξεργασίας (60–105–150 λεπτά) και η θερμοκρασία (150–180–210°C), ενώ ο λόγος υγρού προς στερεό (L/S) διατηρήθηκε σταθερός στα 30ml:1g, βάσει προκαταρκτικών δοκιμών. Για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων της υδροθερμικής εκχύλισης εφαρμόστηκε η μεθοδολογία επιφάνειας απόκρισης (RSM). Με βάση τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προκύπτει ότι οι πολύ μεγάλοι χρόνοι επεξεργασίας (μεγαλύτεροι των 150min), καθώς και η μείωση του χρόνου κάτω των 60 min, δεν επιφέρουν αύξηση της απόδοσης της εκχύλισης. Ακόμη, συμπεραίνεται ότι δεν υπάρχουν σημαντικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ συγκέντρωσης και θερμοκρασίας, ούτε μεταξύ χρόνου και θερμοκρασίας, ενώ ήπιες αλληλεπιδράσεις παρατηρούνται μόνο μεταξύ συγκέντρωσης και χρόνου. Ως τελικό βήμα, για σύγκριση, πραγματοποιήθηκε εκχύλιση με νιτικό οξύ (HNO₃, 65%). Το ισχυρό ανόργανο οξύ (HNO₃) αποδείχθηκε πολύ πιο αποτελεσματικό στην εκχύλιση του αργύρου, υποδηλώνοντας ότι η αποδοτικότητα του οργανικόυ οξέος (C6H8O7) ήταν μικρότερη από 5% σε σύγκριση με το 65% του HNO₃. Καταλήγοντας, οι βέλτιστες συνθήκες ήταν: 210°C, 95min και 2M κιτρικό οξύ.
Abstract:
(In the context of sustainable development, there has been a rapid growth of photovoltaic (PV) technologies, highlighting the importance of developing efficient methods for the recovery, treatment, and recycling of waste generated at the end of their life. Particular interest lies in the recovery of valuable metals, such as silver (Ag), which are embedded within the structure of PV panels and can be reused in the manufacture of new electrical and electronic equipment. This is, precisely, the aim of the present thesis – the recovery of silver from end-of-life monocrystalline silicon (m-Si) photovoltaic panels. To achieve this objective, silver leaching from waste monocrystalline silicon (m-Si) photovoltaic panels was studied using hydrothermal treatment. Specifically, this was performed using citric acid as a leaching agent. The experimental parameters studied included citric acid concentration, hydrothermal treatment time and temperature. Prior to the leaching process, two pre-treatment procedures were applied. Initially, the back insulating plastic backsheet, typically white and made of Tedlar, was manually removed from the panel pieces. These samples were then subjected to high-temperature thermal treatment to thermally decompose the EVA polymer. In the second pre-treatment method, the panel pieces were submerged in toluene to remove EVA and the backsheet, and to separate the cells, glass, and ribbons. Following pre-treatment, the pieces underwent leaching with 4 M HCl to remove aluminum from the cells. Subsequently, hydrothermal leaching with citric acid was applied to recover silver. During the experimental procedure, various hydrothermal parameters were studied, including acid concentration (1–1,5–2 M), processing time (60–105–150 min), and temperature (150–180–210°C), while the liquid-to-solid ratio (L/S) was kept fixed at 30 ml:1g, based on preliminary tests. To optimize the hydrothermal leaching parameters, the Response Surface Methodology (RSM) was used. Based on the results of this study, it was found that excessively long treatment times (more than 150 min), as well as very short times (less than 60 min), did not improve the leaching efficiency. Furthermore, no significant interactions were observed between concentration and temperature, or between time and temperature, while only mild interactions were noted between concentration and time. As a final step, for comparative purposes, leaching was also conducted using nitric acid (HNO₃, 65%). The strong inorganic acid proved significantly more effective in recovering silver, with the efficiency of citric acid (C₆H₈O₇) being less than 5%, compared to 65% for HNO₃. In conclusion, the optimal conditions for hydrothermal leaching with citric acid were determined to be 210°C, 95 min and 2M citric acid.
