HÄLLEBERGSSKOLAN. lättroterande motor. OBS! Magnesiumbandet får ej ligga i kontakt med kopparstaven ovanför kopparsulfatlösningen.

Transkript

1 Björne Torstenson BATTERIER A1 lättroterande motor magnesium- band (löst lindat) kopparstav kopparsulfatlösning i bägare OBS! Magnesiumbandet får ej ligga i kontakt med kopparstaven ovanför kopparsulfatlösningen. Gör i ordning enligt figuren ovan. OBS! Kopparstaven skall först putsas blank. Lägg märke till hur magnesiumbandet och kopparstaven ser ut. Anslut en lättroterande motor till magnesiumbandet och kopparstaven. Vad händer? Koppla ifrån motorn och mät spänningen mellan magnesiumbandet och kopparstaven. Vilken är pluspol och vilken är minuspol, samt vilken spänning har du mellan polerna? Ta upp och beskriv hur magnesiumbandet och kopparstaven ser ut nu. Sammanfattning: A2

2 Björne Torstenson BATTERIER kopparbleck 10:33 zinkbleck citron Kopparbleck och zinkbleck är nedstuckna som figuren visar. Mät spänningen mellan kopparblecket och zinkblecket. Vilken är pluspol och vilken är minuspol, och hur stor är spänningen. Sammanfattning: B1

3 Björne Torstenson BATTERIER batteri (spänningskub) +- kolstavar kopparsulfatlösning Putsa benen på kolstavarna och stoppa ner dem i kopparsulfatlösningen. Anslut dem till ett batteri (eller spänningskub). Låt stå ett tag. Beskriv vad som händer. Sammanfattning:

4 Björne Torstenson BATTERIER C1 batteri (spänningskub) + - kolstavar kopparkloridlösning Anslut kolstavarna till en spänningskälla. Vad händer, och var? Koppla loss spänningskällan och mät spänningen. Vad har vi åstadkommit och var finns plus? Anslut en galvanometer, alternativt en 1,2 V lampa. Resultat : Sammanfattning:

5 Björne Torstenson BATTERIER C2 lampa spänningskälla + - blyplatta svavelsyra svavelsyra blyplatta med skikt av blyoxid FIGUR 1 - urladdning startar blyplattor med skikt av blysulfat FIGUR 2 - uppladdning startar Anslut lampan till blyplattorna enligt figur 1. Vad händer? Vad fungerar blyplattorna som? Var finns plus? Mät också lösningen med ph-meter. Ladda sedan upp plattorna genom att koppla till en spänningskälla. Vad händer? Mät också lösningen med en ph-meter. Sammanfattning: D

6 Björne Torstenson BATTERIER sida 6 (9) D Undersök ett vanligt batteri. Hur är det uppbyggt? Beskriv hur det ser ut och hur det fungerar. ( Läs i gamla kemiboken Kemi Fakta sid 69 ) Instuderingshjälp: Ta nu hjälp av frågorna nedan och titta igen på de laborationer vi gjorde. Lär dig vad som är pluspol och minuspol samt vilka reaktioner som sker vid dessa. 1) Lär dig batteriets funktion. (+ polen tar emot elektroner från kretsen, - polen avger elektroner till kretsen) 2) Vissa ämnen fungerar tillsammans som ett batteri (se A1, A2, när de är uppladdade, D2) 3) Vissa reaktioner är spontana (sker av sig själv) (reaktionerna i punkt 2) 4) Vissa reaktioner är tvingade reaktioner (t ex kopplade till ett yttre batteri) (reaktionerna i C2) 5) Vissa tvingade reaktioner kan ladda upp ett batteri så att sedan de spontana reaktionerna kan ske på nytt. (se C2) 6) Hur fungerar en bränslecell och vilka fördelar och nackdelar har den? 7) Varför är det viktigt att lämna in batterier för batteriåtervinning?

7 Blybatteri lampa spänningskälla pol blyplatta svavelsyra svavelsyra blyplatta med skikt av blyoxid FIGUR 1 - urladdning startar blyplattor med skikt av blysulfat FIGUR 2 - uppladdning startar Formler för reaktioner med blybatteri. Bakgrund: I lösningen finns svavelsyra: H 2 SO 4 som i vatten finns som 2H + + SO 4 2- Blyoxid och blysulfat är fasta jonföreningar, men löses upp om någon av jonerna åtgår vid andra reaktioner. Blyoxid: PbO 2 (uppbyggd av jonerna Pb 4+ och O 2- ) Blysulfat: PbSO 4 (uppbyggd av jonerna Pb 2+ och SO 4 2- ) Reaktioner vid urladdning (figur 1 ovan): Huvudreaktioner Bireaktioner (MVG) Vid + polen 2) Pb e - Pb 2+ 1) PbO H + Pb H 2 O (Blyoxid löses upp och ersätts med blysulfat) 3) Pb 2+ + SO 4 2- PbSO 4 (s) Vid polen: 4) Pb 2e - + Pb 2+ 5) Pb 2+ + SO 4 2- PbSO 4 (s) Spontana reaktioner, sker av sig själv (På Blyplattan bildas blysulfat) Svavelsyra förbrukas ph-värdet ökar och densiteten för vätskan minskar Reaktioner vid uppladdning (figur 2 ovan): Huvudreaktioner ** Bireaktioner (MVG) ** Vid + polen 2) Pb 2+ Pb e - 1) Pb H 2 O PbO H + (Blysulfat löses upp och ersätts med blyoxid) 3) PbSO 4 (s) Pb 2+ + SO 4 2- Vid polen: 4) 2e - + Pb 2+ Pb 5) PbSO 4 (s) Pb 2+ + SO 4 2- Tvingade reaktioner, sker pga. Kopplade spänningskällan (Blysulfat löses upp och bly bildas) ** Samtliga reaktioner motsatta mot urladdning Svavelsyra bildas ph-värdet minskar och densiteten för vätskan ökar

8 Björne Torstenson BATTERIER sida 1 (7) E Uppgift: Källa: Hur fungerar en bränslecell? bränslecell på Redovisa: Anteckna nedan hur en bränslecell fungerar. Rita figur. Vilka reaktioner finns? Vilka fördelar respektive nackdelar finns det? Vilken miljöpåverkan ger den? (syre) Minussidan: vätgas --> vätejoner + elektroner H2 2H + + 2e - Plussidan: vätejoner + syrgas + elektroner --> vatten 4H + + O2 + 4e - 2H2O Fördelar: Bränslet som behövs är vätgas som kan fraktas i en tank. Syret finns i luften. Nackdelar: Vätgasen bildar knallgas med syre och blir en explosiv gas. Bränslecellen är dyr att tillverka. Miljöpåverkan: Restprodukten är vatten, vilket är miljövänligt. För att framställa vätgas behövs elektricitet. (2H2O 2H2 + O2) Framställningen av elektriciteten kan innebära negativ miljöpåverkan

9 BATTERIÅTERVINNING Varför skall vi lämna in batterier? Vi skall lämna in alla batterier även de som är inbyggda i apparater och som finns i varor så som spelande gratulationskort, blinkande nyckelringar och leksaker. Målet är att minska de miljögifter som sprids i samhället. De farligaste tungmetallerna som vi kan spåra i vår natur och hos djur är kvicksilver, kadmium och bly. Vi vet att vissa förekomster av utsläpp sker från t.ex. industrin, bilar och gruvdrift men den stora mängden kommer från diffusa källor så som byggnadsmaterial, konsumtionsvaror, färger, vägräcken och koppartak. Batterier tillhör den kategori som vi kallar diffusa källor. Det vi kan se är att mängden av dessa miljögifter har fördubblats sedan 1900-talets början. Det finns t.ex. för höga mängder kadmium i vete och för höga mängder kvicksilver i fisk. Blyhalten är för hög i skog och mark vilket vi bland annat kan se i daggmasken. Det är viktigt att vi inte slänger våra batterier och apparater och varor med batterier i soporna. Hushållsavfall som skickas till förbränning kan störa processen om de innehåller batterier. Om det i stället läggs på deponi, dvs. en soptipp, eller komposteras kan miljöfarliga ämnen frigöras och hamna i vår natur. Vad händer med batterierna? Efter det att man har lagt de lösa batterierna i Holken eller gått iväg med dom och apparater som innehåller batterier till affären. Samlas de in av din kommun. Kommunen tar sedan hand om batterierna genom att sortera dem så att liknande ämnen i batterierna hamnar tillsammans. Beroende på batteriernas innehåll så lämnas dom till olika återvinnings- eller slutförvaringsanläggningar. Dessa finns ibland annat Landskrona, Kumla och Oskarshamn. Kvicksilver Man försöker återvinna så mycket som möjligt av batterierna förutom de som innehåller kvicksilver. Kvicksilver skall inte åter införas i vårt kretslopp utan skall totalt fasas ut ur vårt samhälle. Kvicksilvret förvaras säkert, på samma sätt som annat miljöfarligt avfall. Nickelkadmiumbatterier Nickelkadmiumbatterier transporteras till SAFT AB i Oskarshamn. Där återvinns såväl kadmium som nickel. Återvunnet kadmium används för tillverkning av öppna nickelkadmiumbatterier för industribruk. Nickel går till stålverk. Blybatterier Blybatterierna transporteras till Boliden Bergsöe i Landskrona där de upparbetas. Återvunnet bly säljs bland annat till dem som tillverkar nya blybatterier. Bly är visserligen ett stort miljöproblem och är tänkt att på sikt fasas ut ur samhällets kretslopp. Men idag finns inget bra alternativ till bly när det gäller till exempel startbatterier för bilar. Mindre miljöfarliga batterier Alkaliska batterier och brunstensbatterier, som numera bör vara i det närmaste fria från kvicksilver, läggs tills vidare på deponi. Tanken är dock att sådana batterier på sikt ska tas omhand och att metallinnehållet (framför allt järn och zink) ska gå till återvinning i stålindustrin. Att så inte görs redan idag beror på att gamla batterier som innehåller kvicksilver fortfarande kan finnas kvar i hanteringen. Nickelmetallhydridbatterier bör sorteras ut. De innehåller närmare 50 procent nickel och det finns numera företag som är intresserade av att återvinna dessa batterier för metallvärdet. Källa:

10 BATTERIÅTERVINNING Alternativ Du väljer inte bara apparat När du köper en batteridriven apparat så köper du också ett batteri. Fråga därför alltid före köpet vilka batterityper som kan användas; det är vid köptillfället du gör ditt batterival. Undvik apparater som kräver nickelkadmium-, bly- eller kvicksilverhaltiga batterier Bra miljöalternativ Metallhydridbatterier och uppladdningsbara litiumbatterier För t.ex. mobiltelefoner, bärbara datorer, freestyleapparater, CD-spelare, eltandborstar och rakapparater är metallhydridbatterier ett bra alternativ från miljö- och funktionssynpunkt. Metallhydridbatterierna fungerar längre på varje uppladdning och försämras inte av att laddas innan de är helt urladdade. Vem har ansvar för vad? Kommunerna Kommunerna har skyldighet att organisera insamlingssystem och att samla in kasserade småbatterier. Med småbatterier avses samtliga typer av batterier, även de miljöanpassade hushållsbatterierna samt knappceller. Skyldigheten omfattar även laddningsbara batterier typ slutna nickelkadmiumbatterier och blybatterier som väger tre kilo eller mindre. Blybatterier som väger mer än tre kilo och så kallade öppna nickelkadmiumbatterier ska tas om hand av dem som säljer sådana. Kommunerna ska se till att batterierna sorteras och transporteras till upparbetning eller slutförvaring. De bör även informera såväl handel som konsumenter om hur det lokala insamlingssystemet är organiserat, det vill säga var batterierna ska lämnas. Handeln Handeln har skyldighet att informera konsumenterna om var de kan lämna kasserade batterier. De som säljer varor med inbyggda miljöfarliga batterier är dessutom skyldiga att ta emot sådana varor när de är kasserade, samt att se till att dessa förs till av kommunen anvisad insamlingsplats. Kommunerna kan föreskriva att inbyggda batterier ska vara demonterade. De som säljer blybatterier som väger över tre kilo är, liksom tidigare, skyldiga att ta tillbaka batterierna och se till att de transporteras till en godkänd upparbetningsanläggning. Konsumenterna Konsumenterna är skyldiga att lämna ALLA uttjänta batterier till kommunens insamlingssystem, eller till butiker som tar emot batterier. Kasserade varor med inbyggda miljöfarliga batterier ska lämnas till inköpsstället eller till den insamlingsplats som kommunen anvisar. Källa: