鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1574次 | 2018年06月22日
關(guān)于化學(xué)電池原理種類與環(huán)境污染
化學(xué)電池在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用十分廣泛,其種類繁多,特點(diǎn)各異。本文主要介紹了不同化學(xué)電池的構(gòu)造、原理、特點(diǎn)以及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害和如何回收利用等問(wèn)題。
化學(xué)電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。主要組成部分是電解質(zhì)溶液、浸在溶液中的正、負(fù)電極以及連接電極的導(dǎo)線。根據(jù)能否充電復(fù)原,分為原電池與蓄電池。
一、常見(jiàn)的化學(xué)電池
化學(xué)電池的種類繁多,常見(jiàn)的主要是干電池、蓄電池,和體積較小的微型電池。還有金屬―空氣電池、燃料電池以及其他能量轉(zhuǎn)換電池,如太陽(yáng)能電池、核電池等。下面就集中常見(jiàn)的化學(xué)電池來(lái)舉例說(shuō)明。
1.鋅錳電池
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋅二氧化錳電池由鋅作為負(fù)極,炭棒作為正極,使用二氧化錳,氯化鋅、中性氯化銨的水溶液做電解質(zhì)溶液,以漿層紙或者淀粉作隔離層來(lái)制得的電池稱為鋅錳電池。按其使用隔離層不同區(qū)分為糊式和板式電池兩種。
干電池用鋅制筒形外殼作為負(fù)極,而位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作為正極,在石墨棒的周圍由內(nèi)而外依次是a:二氧化錳粉末--用于吸收在正極上產(chǎn)生的氫氣(為防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象);b:用飽和了氯化鋅和氯化銨的淀粉糊作電解質(zhì)溶液。
電極反應(yīng)式為:負(fù)極(鋅筒):Zn-2e-===Zn2+
正極(石墨):2NH4++2e-===2NH3↑+H2↑
H2O+2MnO2+2e-===2MnOOH+2OH-
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
總反應(yīng)為:Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH
干電池的電壓大約為1.5V,不能充電再次使用。
2.鎳鎘電池
鎳鎘電池可以重復(fù)500次以上的充放電,比較經(jīng)濟(jì)耐用。它的放電電壓根據(jù)其放電裝置的不同也各不一樣。它的自放電率低,鎳鎘電池在長(zhǎng)時(shí)間放置的情況下,特性也不會(huì)劣化,充分充電后可以完全恢復(fù)原有的特性,它可在-20℃-+60℃的溫度范圍內(nèi)使用。由于單元電池采用金屬容器,堅(jiān)固耐用;采用完全密封的方式,不會(huì)出現(xiàn)電解液泄漏現(xiàn)象,故無(wú)須補(bǔ)充電解液。
放電原理:負(fù)極反應(yīng):Cd+2OH--2e-→Cd(OH)2
正極反應(yīng):NiO2+2H2O+2e-→Ni(OH)2+2OH-
3.鋰電池
鋰電池是一類由鋰合金或鋰金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
最早出現(xiàn)的鋰電池具有以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2,該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。
在正極上發(fā)生的反應(yīng)為:
LiCoO2=充電=Li1+CoO2+XLi++Xe-(電子)
負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為
6C+XLi++Xe-=LixC6
電池總反應(yīng):LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6
4.氫氧燃料電池
燃料電池是新的動(dòng)力電源,一般以用空氣中的氧作為正極。氫氣、碳、硼氫化物、甲醇、煤氣或天然氣為燃料,作為負(fù)極.和一般電池的主要區(qū)別在于一般電池的活性物質(zhì)是提前放在電池內(nèi)部的,貯存的活性物質(zhì)的量決定了電池的容量;不同的是燃料電池的活性物質(zhì)是在反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)不斷地輸入進(jìn)去的,所以,氫氧燃料電池本質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。
電極反應(yīng)式如下:
負(fù)極:2H2+4OH--4e-===4H2O
正極:O2+2H2O+4e-===4OH-
總反應(yīng)式:2H2+O2===2H2O
二、廢舊電池給社會(huì)帶來(lái)的危害
廢舊電池潛在的污染已引起社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注。我國(guó)是世界上最主要的干電池生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),有關(guān)資料顯示,目前我國(guó)有電池生產(chǎn)企業(yè)1350家左右,在1980年時(shí)我國(guó)的干電池生產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)美國(guó)成為世界最大的電池使用國(guó)。盡管廢舊電池質(zhì)量輕、體積小,可是它含有多種重金屬物質(zhì),稍微處理不得當(dāng)就會(huì)對(duì)環(huán)境造成無(wú)法挽回的危害。
1.給成賴以生存的環(huán)境造成污染
多數(shù)電池內(nèi)部含有汞、?\、鉛、鎳、銅等重金屬元素,它們?cè)跓o(wú)人為地條件下很難轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒的物質(zhì)。如果重金屬在環(huán)境中不斷積累,就會(huì)侵蝕我們賴以生存的水源和土壤。實(shí)驗(yàn)得知,當(dāng)一節(jié)一號(hào)電池在土地中掩埋,它的有毒物質(zhì)能導(dǎo)致一平方米的土地失去使用價(jià)值;一粒紐扣電池扔進(jìn)水里,它的毒性物質(zhì)能夠造成60萬(wàn)升水體污染,相當(dāng)于一個(gè)人生的用水量。這是多么可怕的數(shù)據(jù)。
2.人體危害
目前我國(guó)大部分的廢舊電池都和生活垃圾一并被埋入地下,時(shí)間久了,電池就會(huì)腐爛,當(dāng)重金屬溶出,既會(huì)污染地下水體,又將污染土壤,最終將會(huì)通過(guò)各種各樣的途徑進(jìn)入人的食物鏈。生物從環(huán)境中攝取的重金屬經(jīng)過(guò)食物鏈的生物而得到放大作用,逐級(jí)在較高級(jí)的生物中成千上萬(wàn)倍地聚集,在器官中積蓄造成慢性中毒,日本的水俁病就是汞中毒的典型案例。
三、結(jié)語(yǔ)
電池用完后不加以回收利用,不但對(duì)環(huán)境嚴(yán)重污染,危害人類健康,而且浪費(fèi)了寶貴的金屬資源.城鎮(zhèn)地區(qū)使用電池?cái)?shù)量較多、沒(méi)有合理的處理廢棄電池的方法,會(huì)給城市帶來(lái)巨大的污染,分類回收各種廢舊電池,用科學(xué)的方法去處理.從自己從每一個(gè)公民做起,愛(ài)護(hù)環(huán)境,每個(gè)人如果都有這種意識(shí)從而付出行動(dòng)便足以形成一種與自然和諧相處的文明,一種可持續(xù)發(fā)展的文明.通觀我國(guó)國(guó)情,積極倡導(dǎo)鼓勵(lì)電池生產(chǎn)廠家生產(chǎn)對(duì)環(huán)境無(wú)害的綠色電池,加大力度,積極研究開(kāi)發(fā)有效的回收廢舊電池的方法。
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