Исследовательский проект на тему: "Правильная утилизация батареек как важный метод сохранения окружающей среды"

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города

Новосибирска «Гимназия №13 имени Э.А.Быкова»

Экологический проект

«Правильная утилизация батареек как важный метод сохранения окружающей среды».

Выполнила: Харитоненко Алёна,

ученица 10 «А» класса

Руководитель: Петрова Татьяна Сергеевна,

учитель химии высшей

квалификационной категории

Г. Новосибирск 2022 г.

Содержание:

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

		стр
1.	Введение ………………………………………………………………..	3
2.	История батареек…………………………………………………….…	5
3.	Теоретические основы устройства батареек (виды и их состав)…….
4.	Составные части батарейки……………………………………….	7
5.	Виды батареек и их характеристики…………………………………..	8
6.	Вредное воздействие отработанных батареек на природу……………	11

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

7.	Социологический опрос учащихся ………………………	12
8. 9.	График учета сбора использованных батареек……………………. Заключение………………………………………………………………	13
10.	Список используемой литературы………………………………….…..	14
	Приложения…………………………………………………………….	15

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Введение

Батарейка - обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения или ёмкости. Измеряется ёмкость в ампер-часах (А/ч или мА/ч) и обозначается буквой С.

В современном мире ни одна семья не может обойтись в быту без устройств, работа которых невозможна без батареек. Например: фотоаппарат, пульты, фонарики, детские игрушки, часы и т.д. Но не каждый человек знает, как влияет использованная и неправильно утилизированная батарейка на окружающую среду.

Многие никогда не задумывались о масштабах вреда батареек для окружающей среды По сведениям сайта istochnikipitaniy.ru одна «паль-чиковая» батарейка может загрязнить 400 литров воды или 20 м² земли, поч-вы, пшеничных полей. Но, сдав 1 кг батареек, можно выручить до 100 руб., а сдав больше, можно не только сберечь десятки деревьев, но и приумножить их.

Исходя из этого, актуальность выбранной темы не оставляет сомнений.

Проблема:в гимназии размещен контейнер сдачи батареек, но учащиеся не заинтересованы в правильной утилизации использованных батареек. Активное участие каждого сыграло бы важную роль в озеленении нашего класса, т.к. на вырученные средства от сдачи батареек можно приобрести растения.

Способы решения проблемы :

1)Анализ литературных источников.

2)Привлечения учащихся к правильной утилизации батареек за счет проведение ряда мероприятий

3)Анкетирование

Цель: Проведение мероприятий, направленных на актуализацию знаний учащихся в правильной утилизации батареек.

Задачи:

1.Изучить литературу об истории, устройстве батареек и их вредное воздействие на природу.

2.Провести социологический опрос среди учащихся и проинформировать их о вредном воздействии неправильной утилизации использованных бата-реек.

3.Установить в классе ёмкость для сбора отработанных батареек и составить график сдачи батареек учениками Гимназии.

4.Приобрести цветы для озеленения класса на вырученные от сдачи батареек.

Планируемый результат : Учащиеся примут активное участие в утилизации отработанных батареек и озеленении класса.

Требования к результату : Учащимся необходимо принять активное уча-стие в сборе использованных батареек и сдать не менее 8 кг ,дальнейшая утилизация которых ,обеспечит покупку 5 растений.

(гипотеза отсутствует)

Ресурсы

Финансовые:

1)Ватман для создания плаката(80руб.)

2)Клей, маркеры, карандаши, линейка(в наличии)

3)Бутылка-емкость для сбора батареек (в наличии)

4)Буклеты (150руб.)

5)Опросные листы(в наличии)

Итого:230 руб.

Информационные:

1)Статьи в интернете

2)Научно-популярная литература, статьи из СанПиН.

2. История батареек

Первый химический элемент был изобретен в конце XVIII века итальянским ученым Луиджи Гальвани, совершенно случайно. Ученый проводил исследования реакции  животных на различные типы воздействия на них. Когда он присоединил к лягушачьей лапке две полоски разных металлов, то обнаружил протекание тока между ними. Хотя Гальвани и не дал правильного объяснения этому процессу, но его опыт послужил основой для исследований другого итальянского ученого Алессандро Вольта. Он и выявил,  что причиной возникновения тока является химическая реакция между двумя различными металлами в определенной среде. Вольта поместил в емкость с соляным раствором две пластинки: цинковую и медную. Это устройство и стало первым в мире автономным химическим элементом. В последствии Вольта усовершенствовал свою конструкцию, создав знаменитый “Вольтов столб”.

Современные батарейки  называются  гальваническими элементами - в честь первооткрывателя этого явления, а единица измерения электрического напряжения – Вольт – в честь Алессанро Вольта.

В 1859 году французский  ученый Гастон Плантэ создал элемент питания, в котором использовались свинцовые пластины погруженные в слабый раствор серной кислоты.      Эта батарея подвергалась заряду  источником постоянного тока, а потом начинала сама вырабатывать электричество, выдавая  почти всю потраченную на заряд электроэнергию. Причем это можно было проделывать много раз. Так появился первый  аккумулятор.

1. Теоретические основы устройства батареек (виды и их состав).

Принцип работы батарейки заключается в простой химической реакции, которая происходит обычно между тремя элементами. В результате, реагирования веществ между собой, получается электрический ток. Это если говорить кратко.

Три ключевых объекта:

1. Анод “+”

2. Катод “-“

3. Электролит

Анод или положительный полюс служит источником электронов. Обычно его изготавливают из цинка. Два электрода заставляет взаимодействовать между собой электролит. В качестве электролита выступает обычно соль, хлорид аммония или щелочь. Он может быть в сухом и жидком виде.

5 Принцип действия батарейки

Ток поступает с положительного полюса на отрицательный. Это происходит если к батареи подключена нагрузка. Если просто соединить плюс и минус проводом произойдет замыкание. В результате этого может быстро сесть батарейка, а также произойти возгорание.

Катод играет роль восстановителя. Он приобретает электроны от анода. В электролитной среде ионы прекрасно передвигаются и способствуют хорошей выработке тока.

Что происходит с точки зрения химии?

К примеру, в стеклянную емкость нальем раствор серной кислоты и поместим туда стержень, выполненный из цинка. На поверхности данного стержня имеются положительно заряженные ионы. А вокруг этого цинкового объекта, в растворе, скапливаются отрицательные ионы вещества. У раствора имеются силы притяжения, которые с легкостью отрывают ионы цинка. В результате жидкость получает положительный заряд, а цинковая пластина или стержень отрицательный.

В итоге, когда происходит контакт кислотного раствора и металла на границе образуется электрическое поле. В момент его появления химическая энергия превращается в электрическую.  Таков принцип работы батареи.

6 44.Составные части батарейки.

Батарейка		По сути, батарейка-это миниатюрная электростанция, которая преобразует химическую реакцию в электрическую энергию. Между сухими (или щелочными) элементами батареек существует определенные отличия, но основные компоненты у них одни и те же.
Корпус		В стальном корпусе находятся составные части элемента, образующие катод.
Катод		Катод-это смесь двуокиси марганца с углем. Катоды- это электроды, восстанавливаемые в результате электрохимической реакции.
Сепаратор		Сепаратор представляет собой нетканый волокнистый материал, разделяющий электроды.
Анод		Аноды-это электроды, участвующие в реакции окисления.
Электролит		Электролит представляет собой водный раствор едкого калия. Это среда, в которой происходит движение ионов внутри элемента, и которая несет ионный ток внутри батарейки.
Токосъемник		Токосъемник-латунный штырь элемента, который передает электричество во внешнюю цель.

7

1. Виды батареек и их характеристики

В повседневной жизни кроме обычных батареек можно встретить еще и аккумуляторные виды. Да, они будут служить дольше, но и стоят такие элементы дороже

Упорядочить энергетические источники можно по нескольким критериям:

• Химическому составу.

• По типу и размеру

- По химическому составу

А) Солевые

В основе электролита у такой батарейки лежит хлорид аммония или цинка. Минусовой вывод, занимающий большую площадь цилиндрического элемента создается из Zn. Такие элементы имеют угольный стержень, который обработан специальным составом.

Иногда можно встретить что электроды подобных батареек изготовлены из оксида марганца. Данные элементы имеют самую низкую стоимость среди всех остальных. Используются в китайских будильниках, пультах для ТВ, компьютерных мышках и другой мелкой технике. Идеально подходят для приборов с низким потреблением тока.

Основные особенности:

1. Нельзя заряжать.

2. На морозе могут не работать.

3. Быстро разряжаются.

4. При долгой работе могут дать течь.

5. Стоят дешево!

6. Хранятся 2 года.

Так же их именуют в народе как угольно-цинковые и цинк-карбоновые.

Б) Щелочные или Алкалиновые

Такие Alkaline батарейки в качестве электролита используют гидроксид калия. Электроды созданы из того же материала, как и у предыдущего типа. То есть из двуокиси марганца и порошкообразного цинка.  Такие элементы питания можно встретить в планшетах, телефонах, фотоаппаратах, игрушках, пультах и других устройствах.

Впервые эти гальванические элементы питания были выпущены фирмой «Duracell»в 1964 году.

8

Особенности:

• Мощнее солевых батареек.

• Мало подверженысаморазряду.

• Герметичны.

• Стоят немного дороже солевых батареек.

• Большая масса.

• Могут храниться до 5-10 лет.

• Работают в отрицательных температурах до -20 C⁰

  • Некоторые из щелочных батареек можно заряжать, но стоить они будут в разы дороже.

В) Литиевые

Они считаются самыми лучшими по сравнению с выше описанными. Эти элементы питания следует брать для приборов с высоким потреблением энергии, например, для фотоаппаратов, фонариков, игрушек.

Анод таких батарей выполнен из диоксида марганца, а катод из лития. Электролит является органическим.

Особенности:

1. Повышенная емкость.

2. Невысокий саморазряд.

3. Срок хранения 10-12 лет.

4. Работают при температурах до -30 градусов.

5. Высокая стоимость.

6.Срок сохранности заряда – 1 год

Из литиевых энергетических источников можно выделить несколько подвидов.

Г) Йодно-литиевые

В них используется йод как окислитель. Литий же в них является восстановителем. В результате таких особенностей они способны долгое время хранить заряд. Они медленно разряжаются и достаточно мощные. Поэтому было принято решение использовать их в кардиостимуляторах.

9

Д) Серебряные элементы питания

Одни из самых дорогих источников энергии. Но зато их ёмкость примерно на 50% выше , чем у литиевых и поэтому они проработают больше. Отлично справляются с работой в неблагоприятных погодных условиях.

Их катод выполнен из оксида серебра, а анод из цинка. В качестве электролита используется щелочной металл гидроксид. Хранить такие элементы питания можно до 10 лет, так как саморазряд у них очень низкий. Могут работать при температуре до -30 градусов.

Очень часто используются в часах, фотоаппаратуре и медицинской технике.

Ж) Ртутные

Это одни из самых ядовитых вид батареек, которые существуют на данный момент. Из-за своей токсичности они не стали популярными. Данные источники тока можно перезаряжать многократно. Емкость они быстро теряют из-за стекания жидкого металла в одну область.

Долго работают в плохих климатических условиях.

- Классификация батареек по типу и размеру

1) Как известно многие элементы питания имеют разную форму. Специально поэтому была разработана маркировка батареек согласно их виду. Имеется европейская и американская классификация.

На этикетке элемента питания можно заметить американскую маркировку. Так же там указывают из чего она состоит, а также проставляют дату. Размеры от указанных могут слегка отличаться. Например, если батарея находится в плотной этикетке, то ее габариты будут на 1-3 мм больше. Такую оболочку производитель ставит чтобы защитить источник энергии от погодных условий и ударов при падении.

10

Стандартные обозначения

Обозначение	Тип энергетического источника
PR	Воздушно цинковые
R	Солевые
CR	Литиевые
SR	Серебряные
LR	Щелочные

6.Вредное воздействие отработанных батареек на природу.

Обычная батарейка может нанести огромный урон окружающей среде, если просто бросить ее в траву или на землю, а не сдать в специальные пункты приема.

1. Почва и растения :

В течение одного-трех лет под воздействием коррозии разлагается корпус. Дальше начинается выщелачивание металлов, то есть твердые элементы, которые содержатся в батарейках, переходят в водный раствор. Постепенно они проникают в почву и воду, загрязняя их. А оттуда уже попадают и в наш организм.

• Разобранные, поврежденные батарейки наносят максимальный вред окружающей среде, пагубно влияют на рост растений.

• Неразобранные, неповрежденные батарейки быстро коррозируют в почве и пагубно влияют на почву и рост растений.

1. Человек и животные :

Это очень опасно, поскольку начинка батарейки ядовита: в ней содержится ртуть, кадмий, магний, свинец, олово, никель, цинк. И все эти тяжелые металлы под воздействием дождей, ветра и света попадают в почву и грунтовые воды, а оттуда — в реки и озера, а также в воды, используемые для питьевого водоснабжения. А это значит, что выпить отравленную воду могут не только животные, но и люди. Выращенные на отравленной земле продукты могут оказаться в пище человека и животных.

Попадание этих веществ в тело человека или животного способно вызвать тяжелые болезни: кадмий поражает работу каждого органа, блокирует работу ферментов, способен спровоцировать рак легких, ртуть — вызывает острые отравления.

11

Выбрасывание батарейки на свалку тоже считается неправильной утилизацией, так как полигоны для захоронения отходов не оснащены защитой фильтрации от вредных примесей, а значит тяжелые металлы точно также попадают в грунтовые воды и почву. Зато, сдавая батарейки в специальные пункты приема, можно не только избавить людей и животных от возможных тяжелых болезней, но и дать элементам питания вторую жизнь.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Социологический опрос учащихся

Что вы делаете с использованными батарейками?
А) У нас нет пункта приема батареек, я просто выбрасываю их в урну.	Б)Накапливаю батарейки в пластмассовой бутылке под плотно завинченной крышкой и в таком виде выбрасываю на помойку.	В) Мне безразлична судьба использованных батареек		Г) Мне известно, где располагаются пункты приема отработанных батареек, и я отношу их на утилизацию.
5 чел	-	8 чел		15 чел
Если да, то как?
ДА 18 чел			НЕТ 10 чел

Ответы одноклассников:

-Неправильно утилизированные батарейки очень плохо влияют на окружающую среду, загрязняют почву и губят растения.

-Токсичные вещества,содержащиеся в батарейках, загрязняют почву и грунтовые воды.

-Отравляют землю.

12

График сдачи батареек учениками 9 Д класса в течение учебного года

7.Заключение

1)В ходе выполнения проекта мной была изучена литература об истории, устройстве батареек. Удалось выяснить масштабы пагубного воздействия неправильно утилизированных батареек на окружающую среду и человека.

2)По результатам опроса я выявил, что большинство из учащихся 8 Д класса знают об отрицательном влиянии неправильной утилизация батареек на окружающую среду и здоровье человека. Мероприятия ,направленные на актуализацию знаний в правильной утилизации батареек особенно имеют огромное значение для тех, кто ранее не знал о влиянии выброшенных батареек на природу.

3)Я провел акцию по сбору отработанных батареек, в которой приняли участие не только ученики моего класса, но и их родители. Удалось привлечь внимание общественности и общими усилиями внести практический вклад в оздоровление окружающей среды нашего города.

4) Я смог приобрести на вырученные средства растения для озеленения моего класса,сдав отработанные батарейки.

13

9.Список литературы

1) Кедринский И.А., Дмитренко В.Е., Грудянов И.И. Литиевые источники тока

2) Львов А.Л. Литиевые химические источники тока [Текст] / А.Л. Львов // Соросовский образовательный журнал. - 2011. - Т. 7. - №3. - С. 45-51.

3) Скундин А.М. Литий-ионные аккумуляторы: современное состояние, проблемы и перспективы // Электрохимическая энергетика, 2011, т. 1, с. 5-15.

4) Андрей Кашкаров Аккумуляторы справочник

5) https://shop.p-el.ru/blog/stati/pro-elektrichestvo-i-svet/klassifikatsiya-batareek-i-akkumulyatorov/

6) http://scsiexplorer.com.ua/index.php/istoria-otkritiy/121-istoriya-batareyki.html

7) https://batareykaa.ru/

8) https://www.energizer.eu/ru/batteries-work/

9) https://recyclemag.ru/article/chto-proishodit-s-vybroshennoj-na-prirodu-batarejkoj

10)https://www.avito.ru/novosibirsk/rasteniya?q

11)https://rg.ru/2011/03/16/sanpin-dok.html

14

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

А знаете ли вы………..

ПОЛЬЗА ОТ СТАРЫХ БАТАРЕЕК

Очевидно, что собирать старые батарейки и утилизировать необходимо по правилам, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды, среды обитания человека.
Есть еще одна причина утилизировать батарейки надлежащим образом – они являются ценным сырьем. Из 10 кг батареек Alkaline можно выделить такое же количество цинка, как обработка 1 центнера цинковой руды.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Для того чтобы мои одноклассники задумались над тем, как отрицательно влияют батарейки на окружающую среду я сделал плакат, отражающий необходимые советы правильной утилизации батареек.

15 Приложение 3

Установка ёмкости для сбора отработанных батареек

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Сдача отработанных батареек, покупка растений и озеленение класса

16