Παραγωγή γεωπολυμερών και υδρογόνου μέσω φωτοβολταϊκών πάνελ στο τέλος κύκλου ζωής τους

Abstract

Μία από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους αξιοποίησης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας είναι η χρήση των φωτοβολταϊκών πάνελ, τα οποία όταν ολοκληρώσουν τον κύκλο ζωής τους είναι αναγκαίο να ανακυκλωθούν ή να αξιοποιηθούν με εναλλακτικές μεθόδους στα πλαίσια της βιώσιμης ανάπτυξης. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η ανάκτηση ενός μέρος του φωτοβολταϊκού πάνελ, για την παρασκευή γεωπολυμερούς υλικού με ταυτόχρονη παραγωγή Υδρογόνου. Διερευνάται, η εναλλακτική χρήση του ανακτημένου μέρους του φωτοβολταϊκού στην αλκαλική αντίδραση με NaOH για την παραγωγή αέριου υδρογόνου και η αξιοποίηση του διαλύματος ενεργοποίησης στον γεωπολυμερισμό ιπτάμενης τέφρας και αποβλήτου τούβλου. Για την ανάκτηση του πυριτίου και του γυαλιού από τα πάνελ πραγματοποιήθηκε επεξεργασία άλεσης δύο σταδίων ώστε να επιτευχθεί η κατάλληλη κοκκομετρία της πρώτης ύλης, δηλαδή μικρότερη από 90 μm. Το πρώτο στάδιο του πειράματος ήταν η αναγνώριση των πρώτων υλών με βάση την χημική σύσταση, την κοκκομετρία και την ορυκτολογική σύσταση. Κατόπιν, ακολουθήθηκε μία πειραματική διαδικασία παρασκευής διαλυμάτων όπου εξετάσθηκαν οι παράμετροι των αλκαλίων NaOH και ΚΟΗ, ο λόγος [Si]/R2O για τιμές 0,8 1 και 1,2 και τέλος ο χρόνος διαλυτοποίησης. Οπότε δημιουργήθηκε μία σειρά από 3 πειράματα για κάθε λόγο [Si]/R2O από δύο φορές για κάθε αλκάλιο, ενώ ταυτόχρονα μετρήθηκε και η παραγωγή του Υδρογόνου σε σχέση με τον χρόνο. Σύμφωνα με την παραπάνω παράγραφο, σε κάθε περίπτωση διεξαγωγής πειράματος ακολουθήθηκε η εξής διαδικασία: Σύμφωνα με τους λόγους στερεού/υγρού, χρησιμοποιήθηκαν συγκεκριμένες ποσότητες πρώτης ύλης (PV) – νερού και Αλκαλίου. Το διάλυμα αναδεύτηκε για 24 ώρες σε διάταξη μέτρησης Υδρογόνου στους 80 ̊ C. Μετέπειτα, έγινε ο διαχωρισμός υγρού στερεού μέσω διάταξης διήθησης υπό κενό. Οπότε το ίζημα παρέμεινε σε φούρνο στους 70 ̊ C για 24 ώρες ώστε να μην υπάρχει υγρασία στα δείγματα. Τέλος, ακολούθησε μέθοδος αναγνώρισης πρώτων υλών μέσω XRF για το ίζημα και ατομική απορρόφηση για το διήθημα (μόνο σε τρία από τα 6 δείγματα). Το επόμενο στάδιο ήταν η διεξαγωγή και διασταύρωση των πειραματικών αποτελεσμάτων σε σχέση με τα θεωρητικά αποτελέσματα. Αφού εξετάσθηκαν και επεξεργάστηκαν όλα τα αποτελέσματα των πειραμάτων το βέλτιστο αποτέλεσμα χρησιμοποιήθηκε για την τελική παρασκευή διαλύματος ενεργοποίησης με εμπορικά προϊόντα ώστε να χρησιμοποιηθεί στον γεωπολυμερισμό της Ιπτάμενης τέφρας και του αποβλήτου τούβλου. Τα δύο τελικά δείγματα συμμετείχαν σε θλιπτικές αντοχές ώστε να εξετασθεί και το τελευταίο σκέλος του πειραματικού σταδίου.