祝贺课题组的论文:Isothermal pyrolysis and gasification characteristics and gas products of ethylene vinyl acetate and back sheets in end-of-life photovoltaic module thermal treatment recovery在能源领域知名期刊Fuel发表。博士生张浩宇为第一作者,邹仁杰博后为通讯作者。
随着全球光伏装机容量的快速增长,报废光伏组件的回收利用已成为一个迫切需要解决的问题。光伏组件由电池、背板、封装剂、铝框和接线盒组成。铝框架和接线盒在回收过程中可以很容易地机械拆卸。背板和封装剂将每个部件牢固地连接起来,形成完整的光伏组件,但在回收过程中也使分离更具挑战性。如果封装剂和背板在回收过程中可以清洁脱除,将极大提升有价组分如电池片的纯度及回收价值。此外,由于封装剂和背板难以重复使用,并且仅占光伏组件质量的一小部分(约10%),导致它们的回收价值非常低。因此,从光伏组件上完全去除封装剂和背板是回收关键。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA,ethylene vinyl acetate)由于其高粘附性和优越的透光性而被用作几乎所有光伏组件的封装剂。至于背板,它必须具有优良的绝缘,耐温,防水和耐腐蚀性能,以保护电池。因此,TPT (Tedlar / PET(Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)/ Tedlar)被用作最常见的背片,其中Tedlar主要成分为聚氟乙烯(PVF)。通过热解去除光伏电池的背板(TPT, Tedlar /PET/ Tedlar)和封装剂(EVA,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)是一种潜力极大的高效回收方法。然而,EVA和TPT的热解特性,特别是等温热解条件下的热解特性尚不清楚,也导致商业上尚无成熟高效的退役光伏组件热解回收方案。热解气体产物不明也是限制光伏组件热法回收发展的因素之一。热解气产物分析可以明确TPT和EVA的热解路线,优化热解参数,并用于提高能量回收率。有必要进一步研究确定气体产品的成分和浓度,以解决回收过程中气体排放问题。
因此,采用等温热重分析仪对TPT和EVA等温热解特性及其气体产物进行了研究。根据气体产物的释放特性,提出了一种EVA热解过程中CO2的释放途径。在20% O2气氛、450℃下,EVA可在30分钟内无残留热解,使低能耗的报废光伏材料回收成为可能。在20% O2条件下,TPT表现出两阶段反应的特征,且第一阶段的残留物能够被缓慢氧化。这表明强化氧化过程以去除玻璃和电池中的残炭是一种可行的方法。EVA等温热解产物主要成分为CO2、C3H6和CH4。随着温度从450℃升高到600℃,热解气产物的低位热值从45.18 MJ/Nm³增加到57.60 MJ/Nm³。CO2、CH4和C2H4是TPT等温热解的主要气体组分,低位热值在20 MJ/Nm³左右。这些气体产物具有燃烧二次利用的潜力。与程序升温热解不同,EVA等温热解的气体产物中没有检测到乙酸,这是因为EVA中的乙酰基在高温下直接形成CO2。
本工作受到了国家重点研发计划(2023YFC3906201)、国家自然科学基金(52076093和52206142)、湖北省博士后创新研究岗资助。
EVA热失重特性及气相产物
文章完整信息:Haoyu Zhang, Renjie Zou, Guangqian Luo, Qingyu Liu, Shukai Pan, Tianyu Zhao, Xian Li, Hong Yao. Isothermal pyrolysis and gasification characteristics and gas products of ethylene vinyl acetate and back sheets in end-of-life photovoltaic module thermal treatment recovery. Fuel,2025,386:134233.
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.134233
(通讯员:张浩宇)