تطوير عملية حمض الأكساليك من قبل هيئة الطاقة الذرية الفرنسية لاستخلاص 97% من الإنديوم من خلايا HJT

2026-07-05 10:46
المفضلة

أخبار ar.wedoany.com، طوّر معهد تقنيات الطاقة الجديدة والمواد النانوية (Liten) التابع لهيئة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية (CEA) تقنية جديدة لاستخلاص الإنديوم من ألواح الخلايا الشمسية المهجنة غير المتجانسة (HJT) التالفة.

يُعد الإنديوم مادة أساسية في طبقة الأكسيد الموصل الشفاف المستخدمة في الخلايا الشمسية المهجنة غير المتجانسة، ويمثل استخلاصه أهمية كبيرة للتصنيع المستدام وإدارة النفايات المستقبلية. أوضح المؤلف المسؤول عن الدراسة، رومان دووالد، أن البحث يعتمد على استخلاص الإنديوم مباشرة من الخلايا الشمسية عبر الترشيح الحمضي في ظروف معتدلة. تستخدم هذه الطريقة حمض الأكساليك المخفف لترشيح طبقة أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO)، وهي أقل ضرراً من الأحماض غير العضوية التقليدية، ويمكنها استخلاص الإنديوم بنقاوة 4N في خطوة واحدة. كما تتيح هذه العملية فصل الفضة عن رقائق السيليكون، مما يمهد الطريق لاستخلاص هذا المعدن الثمين.

تعتمد طرق الاستخلاص الهيدروميتالورجية التقليدية عادةً على أحماض الهيدروكلوريك أو الكبريتيك أو النيتريك في عملية الترشيح الحمضي، وغالباً ما تُستخدم معها مؤكسدات مثل بيروكسيد الهيدروجين، إلا أن الفصل الفعال بين الإنديوم والقصدير لا يزال يشكل تحدياً كبيراً. اقترح الباحثون طريقة من خطوتين في وعاء واحد تعتمد على حمض الأكساليك المعتدل، حيث تعمل هذه الطريقة على ترشيح أكسيد الإنديوم والقصدير، وتحرير خطوط الفضة، وتؤدي في النهاية إلى استخلاص الإنديوم على شكل أكسيد لإعادة استخدامه.

في التجارب، استخدم الفريق مسحوق أكسيد الإنديوم والقصدير عالي النقاوة، وحمض الأكساليك، وحمض الكبريتيك، وبيروكسيد الهيدروجين، بالإضافة إلى خلايا شمسية مهجنة غير متجانسة مقدمة من معهد CEA INES. تتكون هذه الخلايا من رقائق سيليكون مطليّة على كلا الجانبين بطبقات من أكسيد الإنديوم والقصدير والفضة. تم تشتيت مسحوق أكسيد الإنديوم والقصدير في محاليل حمضية، ثم تسخينه عند درجات حرارة تتراوح بين 40 و70 درجة مئوية لمدة تصل إلى 48 ساعة، وبعد التبريد تم جمع المحلول المرشح. أما الخلايا الشمسية فقد تم سحقها ثم معالجتها بحمض الأكساليك تحت ظروف نسبة صلبة-سائلة مضبوطة لتعزيز ترشيح أكسيد الإنديوم والقصدير. تم حساب معدل استخلاص المعادن بناءً على تركيز الإنديوم والقصدير المقاس في المحلول مقارنةً بتركيب المادة الأولية.

تم استخدام مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة حثياً (ICP-OES) لإجراء التحليل الكيميائي لتحديد كمية المعادن المذابة. وتم توصيف الطور الصلب باستخدام حيود الأشعة السينية للمساحيق (باستخدام إشعاع Kα للنحاس) للتعرف على البنية البلورية ونواتج التفاعل. تم تحليل المخططات الناتجة باستخدام قواعد بيانات مرجعية وبرامج تحليلية. كما تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح لمراقبة التغيرات في البنية المجهرية، وقدم مطياف تشتت الطاقة بالأشعة السينية خرائط توزيع العناصر وتحليلاً للتركيب. ساهمت هذه التقنيات مجتمعة في تقييم كفاءة الذوبان، وتطور الأطوار، واستخلاص المعادن.

أظهرت النتائج أنه في درجة حرارة الغرفة، أدى حمض الكبريتيك إلى ذوبان بطيء للإنديوم، بينما أدى بيروكسيد الهيدروجين إلى تحسين عملية الترشيح بشكل ملحوظ من خلال تعزيز تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تسهل تحلل الأكسيد. كما حقق حمض الأكساليك استخلاصاً معتدلاً للإنديوم، وكان أداؤه مماثلاً لحمض الكبريتيك في ظروف الاختزال المعتدلة. أدى رفع درجة الحرارة إلى 70 درجة مئوية إلى تسريع جميع الأنظمة بشكل كبير، مما حقق استخلاصاً شبه كامل للإنديوم في الوسط القائم على حمض الكبريتيك، بينما أظهر حمض الأكساليك إنتاجية عالية ولكن غير مستقرة بسبب تأثير الترسيب. في حمض الأكساليك، يشكل الإنديوم بسرعة أكسالات إنديوم غير قابلة للذوبان، وهو ما أكده تحليل حيود الأشعة السينية والتحليل الحراري، مما يفسر انخفاض تركيز الإنديوم المذاب بمرور الوقت.

أظهرت الدراسات الحركية أيضاً أن درجات الحرارة المرتفعة تزيد بشكل كبير من كفاءة الترشيح، حيث كان أداء حمض الأكساليك أفضل في المراحل المبكرة، بينما وفر حمض الكبريتيك معدلات استخلاص نهائية أكثر استقراراً. أشارت حسابات طاقة التنشيط إلى أن العملية تخضع للتحكم الكيميائي وليس للانتشار المحدود، حيث يهيمن التفاعل السطحي على ذوبان كل من الإنديوم والقصدير. يعمل حمض الأكساليك أيضاً كعامل اختزال وعامل معقد في آن واحد، مما يؤثر على سلوك ذوبان الإنديوم والقصدير حسب الظروف. أكدت تجارب الإثبات المفاهيمي على الخلايا الشمسية المهجنة غير المتجانسة من السيليكون الإزالة الفعالة لطبقة أكسيد الإنديوم والقصدير، والتحرير الانتقائي لخطوط الفضة، والترسيب والتكليس الناجحين لأكسيد الإنديوم عالي النقاوة.

أفاد الباحثون أنه بعد تحسين معايير استخلاص الإنديوم، تم تحديد الظروف المثلى باستخدام محلول حمض الأكساليك بتركيز 0.2 مولار عند درجة حرارة 70 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، مما حقق إنتاجية إنديوم في المحلول بلغت 97%. أدى ذوبان طبقة أكسيد الإنديوم والقصدير إلى انفصال خطوط الفضة عن رقائق السيليكون. في هذه الظروف المعتدلة، تم ترشيح الإنديوم والقصدير بشكل انتقائي، ثم تمت معقدة كاتيونات الإنديوم بواسطة أنيونات الأكسالات، مما أدى إلى ترسيب أكسالات الإنديوم، وبالتالي يمكن فصل الإنديوم عن القصدير في خطوة ترشيح واحدة.

يهدف الفريق إلى توسيع نطاق تطبيق طريقة الاستخلاص هذه لتشمل مواد أخرى قائمة على أكسيد الإنديوم (In₂O₃). نُشرت هذه التقنية في مجلة "Solar Energy Materials and Solar Cells" تحت عنوان "استخلاص فعال للإنديوم واستخلاص مباشر لخطوط الفضة من الخلايا الشمسية المهجنة غير المتجانسة".

تم تجميع هذه الأخبار القصيرة وإعادة نشرها من للمعلومات من الإنترنت العالمي والشركاء الاستراتيجيين، وهي مخصصة فقط للقراء للتواصل، إذا كان هناك أي انتهاكات أو مشاكل أخرى، فيرجى إبلاغنا في الوقت المناسب، وسنقوم بتعديلها أو حذفها. يُمنع منعًا باتًا إعادة نشر هذه المقالة دون إذن رسمي. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com

المنتجات ذات الصلة

قسم غسيل وفصل البنزين - Shandong Boyu Heavy Industry Technology Group
محطة الطاقة المتكاملة - Shenzhen Kohodo Hydrogen Energy Co., Ltd.
خزانة مفاتيح مدرعة معدنية داخلية عالية الجهد قابلة للإزالة من نوع KYN28-12/24 - Shenzhen Zhaoyang Hui Technology co., Ltd.
قناة قضبان التوصيل الكثيفة المعزولة بالمعادن المعدنية (قضبان توصيل مقاومة للحريق) - Zhuhai Guangle Electric Busway Co., Ltd.
نظام تخزين طاقة تيار مستمر سعة 5012 كيلوواط ساعة TD-EES-5012kWh - Suzhou Tongding Xindong Energy Storage Technology Co., Ltd.
نظام - الإنذار المبكر لأعطال الكابلات وتحديد الموقع الدقيق - Zhilian Xinneng Electric Power Technology Co., Ltd.
مفاعل PGA - LANZHOU LS HEAVY EQUIPMENT CO., LTD.
مشروع معالجة مياه الصرف الصناعي من طرف ثالث في قاعدة ليانيونغانغ للبتروكيماويات (المرحلة الثالثة) - China Bluestar Lehigh Engineering Corporation
محطة فرعية من نوع الصندوق - Shandong YongAnMei Power Technology Co., Ltd.
UT - GoodWe Technologies Co., Ltd.
نظام دعامات التتبع المستقل أحادي المحور بمحرك دوران واحد (Yuguang 1P) - ANTAI TECHNOLOGY CO., LTD.
تصنيع شفرات توربينات الرياح - Redblades Windpower Equipment (Yingkou) Co., Ltd.
قراءات ذات صلة
GameChange Energy تنجز أعمال التشغيل لنظام تتبع شمسي بقدرة 23 ميجاواط في نيوزيلندا
2026-08-25
شركة الطاقة الأوروبية تبدأ بناء نظام تخزين طاقة بالبطاريات بقدرة 40 ميجاواط/80 ميجاواط ساعة في أستراليا
2026-08-25
محكمة RERC الهندية تقر بحق شركة رينيو في تعويض ضريبة السلع والخدمات عن مشروعها الشمسي بقدرة 375 ميجاواط
2026-08-24
منطقة صن لايك للتحسين في فلوريدا الأمريكية تنشر إنارة شوارع تعمل بالطاقة الشمسية
2026-08-24
شركة Ascent Solar الأمريكية توسّع برنامج اختبار الطاقة الشمسية الفضائية
2026-08-24
شركة تاتا باور للطاقة المتجددة تشغّل مشروعًا بقدرة 190.5 ميجاواط من الطاقة المتجددة الثابتة والقابلة للتوزيع في راجاستان
2026-08-24
كيو سيلز توسّع تعاونها مع مايكروسوفت لاستكشاف إضافة قدرات طاقة جديدة للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي
2026-08-24
شركة Sol Systems الأمريكية تستحوذ على مشروع للطاقة الشمسية في تكساس بقدرة 200 ميجاواط في عام 2026
2026-08-24
تركيب نظام طاقة شمسية بقدرة 19.62 كيلوواط مع تخزين 30 كيلوواط/ساعة في المقر الرئيسي لشركة بلدية إسبانية
2026-08-23
مشغّل شبكة التوزيع في جنوب أستراليا سيختبر تقييد توليد الطاقة الشمسية على أسطح 100 ألف مستخدم في 25 أغسطس
2026-08-23