Tech: Világháborús lőszereket vettek az eBayen, olcsó és hatékony napelem lett belőle

Nem akármilyen termékeket tettek virtuális eBay kosaraikba a németországi Erlangenben található Jülich Kutatóközpont kutatói. Egy halomnyi, erősen megkopott évszázados lőszert, muskétagolyókat vásároltak, méghozzá azért, hogy beolvasztásuk után alapanyagként szolgáljanak a mai energiahatékony napelemekhez.

Ezzel az ötlettel két legyet is ütnek egycsapásra. Az olcsó és nagyteljesítményű perovszkit napelemek gyártásához fontos az ólom, pontosabban a nagytisztaságú ólom-jodid. Viszont az ólom bányászata nemcsak az ott dolgozó emberekre veszélyes, hanem a környezetet is károsítja. Azzal viszont, hogy kinyerik ezt az anyagot különféle hulladékokból (nem csak a régi, elhasznált lövedékekből), egy életképes, zárt hurkú utat kínálnak a zöld hálózatok bővítésére. Emellett – jelen esetben – meg is szabadulnak a régi, elhasznált háborús fegyverektől.

Bár léteznek ólommentes perovszkit napelemek is, azonban ezek nem érik el az ólmot alkalmazó alternatívák hatékonyságát. A német kutatók ezért ambiciózus projektbe kezdtek, eddig nem hasznosított ólomhulladékból próbálták kinyerni a fontos alapanyagot. Szándékosan vásároltak több száz éves lőszerkupacot az eBayen, ugyanis úgy gondolták, hogy ez „kivételesen nagy kihívást jelentő modell-alapanyag” a nagy tisztaságú ólom-jodid gyártásához. Bizonyítani akarták, hogy az eljárásuk még a kémiai szennyeződésekkel teli, valóban piszkos, régi ólmon is működik.

Ehhez egy kétlépcsős hulladékmentési műveletet terveztek. A szokásos ipari eljárás során salétromsavban oldják az ólmot, ami hatalmas mennyiségű szennyvizet eredményez. A szóban forgó eljárásban viszont elektromos érintkezők segítségével olvasztották meg az antik muskétagolyókat. A fémrudakat egy kémiai oldószert és oldott jódot tartalmazó folyadékfürdőbe merítették. A folyadékon átfolyó elektromos árammal oxidálták a fémet és eltávolították a szennyeződéseket. Az eredmény végül – 94 százalékos hatékonysággal – egy élénksárga por, ólom-jodid lett.

Azonban ez a por még nem volt teljesen tiszta: apró réz-, ezüst- és cinkdarabkákat tartalmazott, egyfajta mementóként régi életéből. Viszont a korszerű napelemek kifogástalan összetevőket igényelnek. A rendkívüli tisztaság elérése érdekében a tudósok folyadékban oldották fel a port, és lassan növelték a hőt. Ahogy a hőmérséklet emelkedett, a tiszta molekulák természetes módon összepattantak, nagy tisztaságú kristályokat képezve. Ahogy ezek a kristályok nőttek, fizikailag kiszorították a nem kívánt fémes anyagokat – írja a ZME Science.

A kutatók szerint ez az amúgy olcsó finomítási módszer olyan perovszkit napelemeket eredményezett, amelyek „statisztikailag megkülönböztethetetlenek voltak a kereskedelmi forgalomban kapható 5N eszközöktől, ahol az 5N a 99,99 százalékos tisztaságra utal.

A végső próbatétel persze az volt, amikor élesben kezdtek működni az újrahasznosított anyagból készült napelemek. Az ősi fegyverek anyagát is hasznosító eszközök a beérkező napfény nagyjából 21 százalékát alakították át elektromos árammá. Ez a teljesítményszint pedig szinte teljesen megegyezik a kereskedelmi forgalomban kapható ólomból készült kontrollcellákéval.

„Jelenleg több millió tonna olyan ólom található a hulladéklerakókban, amelyeket továbbra sem hasznosítanak megfelelően. Kutatásunk megmutatja, hogy a mérgező hulladék a tiszta energia forrásává is válhat” – mondta Ian Marius Peters fizikus, a Cell Reports Physical Science folyóiratban megjelent tanulmány társszerzője.