常见的化学电池与废旧电池的危害

学术论文 2018-01-26 11:48:56
  化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。主要组成部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极以及连接电极的导线。根据能否充电复原,分为原电池与蓄电池。 
  一、常见的化学电池 
  化学电池的种类繁多,常见的主要是干电池、蓄电池,和体积较小的微型电池。还有金属―空气电池、燃料电池以及其他能量转换电池,如太阳能电池、核电池等。下面就集中常见的化学电池来举例说明。 
  1.锌锰电池 
  锌二氧化锰电池由锌作为负极,炭棒作为正极,使用二氧化锰,氯化锌、中性氯化铵的水溶液做电解质溶液,以浆层纸或者淀粉作隔离层来制得的电池称为锌锰电池。按其使用隔离层不同区分为糊式和板式电池两种。 
  干电池用锌制筒形外壳作为负极,而位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作为正极,在石墨棒的周围由内而外依次是a:二氧化锰粉末--用于吸收在正极上产生的氢气(为防止产生极化现象);b:用饱和了氯化锌和氯化铵的淀粉糊作电解质溶液。 
  电极反应式为:负极(锌筒):Zn-2e-===Zn2+ 
  正极(石墨):2NH4+ +2e- === 2NH3↑+H2↑ 
  H2O + 2MnO2 + 2e- === 2MnOOH+ 2OH- 
  总反应为:Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH 
  干电池的电压大约为1.5V,不能充电再次使用。 
  2.镍镉电池 
  镍镉电池可以重复500次以上的充放电,比较经济耐用。它的放电电压根据其放电装置的不同也各不一样。它的自放电率低,镍镉电池在长时间放置的情况下,特性也不会劣化,充分充电后可以完全恢复原有的特性,它可在-20℃- +60℃的温度范围内使用。由于单元电池采用金属容器,坚固耐用;采用完全密封的方式,不会出现电解液泄漏现象,故无须补充电解液。 
  放电原理:负极反应:Cd + 2OH- - 2e- → Cd(OH)2 
  正极反应:NiO2 + 2H2O + 2e- → Ni(OH)2 + 2OH- 
  3.锂电池 
  锂电池是一类由锂合金或锂金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。 
  最早出现的锂电池具有以下反应:Li + MnO2 = LiMnO2,该反应为氧化还原反应。 
  在正极上发生的反应为: 
  LiCoO2=充电= Li1 + CoO2 + XLi+ + Xe-(电子) 
  负极上发生的反应为 
  6C + XLi+ + Xe- = LixC6 
  电池总反应:LiCoO2+6C=Li1- xCoO2+LixC6 
  4.氢氧燃料电池 
  燃料电池是新的动力电源,一般以用空气中的氧作为正极。氢气、碳、硼氢化物、甲醇、煤气或天然气为燃料,作为负极.和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是提前放在电池内部的,贮存的活性物质的量决定了电池的容量;不同的是燃料电池的活性物质是在反应进行的同时不断地输入进去的,所以,氢氧燃料电池本质上是一个能量转换装置。 
  电极反应式如下: 
  负极:2H2 +4OH-- 4e-=== 4H2O 
  正极:O2 + 2H2O + 4e-=== 4OH- 
  总反应式:2H2 + O2 === 2H2O 
  二、废旧电池给社会带来的危害 
  废旧电池潜在的污染已引起社会各界人士的广泛关注。我国是世界上最主要的干电池生产和消费大国,有关资料显示, 目前我国有电池生产企业1350家左右,在1980 年时我国的干电池生产量已经超过美国成为世界最大的电池使用国。尽管废旧电池质量轻、体积小,可是它含有多种重金属物质,稍微处理不得当就会对环境造成无法挽回的危害。 
  1.给成赖以生存的环境造成污染 
  多数电池内部含有汞、镉、铅、镍、铜等重金属元素,它们在无人为地条件下很难转变为无毒的物质。如果重金属在环境中不断积累,就会侵蚀我们赖以生存的水源和土壤。实验得知,当一节一号电池在土地中掩埋,它的有毒物质能导致一平方米的土地失去使用价值;一粒纽扣电池扔进水里,它的毒性物质能够造成 60 万升水体污染,相当于一个人生的用水量。这是多么可怕的数据。 
  2.人体危害 
  目前我国大部分的废旧电池都和生活垃圾一并被埋入地下,时间久了,电池就会腐烂,当重金属溶出,既会污染地下水体,又将污染土壤,最终将会通过各种各样的途径进入人的食物链。生物从环境中摄取的重金属经过食物链的生物而得到放大作用,逐级在较高级的生物中成千上万倍地聚集,在器官中积蓄造成慢性中毒,日本的水俣病就是汞中毒的典型案例。 
  三、结语 
  电池用完后不加以回收利用,不但对环境严重污染 , 危害人类健康, 而且浪费了宝贵的金属资源.城镇地区使用电池数量较多、没有合理的处理废弃电池的方法 ,会给城市带来巨大的污染,分类回收各种废旧电池,用科学的方法去处理 .从自己从每一个公民做起, 爱护环境,每个人如果都有这种意识从而付出行动 便足以形成一种与自然和谐相处的文明, 一种可持续发展的文明.通观我国国情, 积极倡导鼓励电池生产厂家生产对环境无害的绿色电池, 加大力度, 积极研究开发有效的回收废旧电池的方法。

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