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干电池
阅读:10449时间:2010-11-03 18:56:30

  干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的。干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域。

工作方法

  干电池的产生电,铁的生锈和衣服的漂白,它们的共同点是什么呢?从表面上看,他们几乎没有共同的特点。可是这些现象以及许多其他日常变化的过程,正是一个叫氧化还原的某种化学反应。也许大部分的同学不相信。

  干电池的外壳是一个用锌做成的筒,里面装着化学药品,锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽--干电池内由于发生化学变化,碳棒上聚集了许多正电荷,锌筒表面上聚集了许多负电荷。碳棒和锌筒叫做干电池的电极, 聚集正电荷的碳棒叫正极, 聚集负电荷的锌筒叫负极。干电池外壳上符号+、-分别表示电池的正极和负极。

  而正是普通干电池的机构,正是使金属(锌壳)附近发生氧化反应,而在碳棒周围发生了还原反应。碳极周围填满了二氧化镁,锌电极组成了干电池的外壳,碳电极则放在中心。电子是有电子化了的锌金属(氧化作用)所给出,流进外部的电路到达炭电极。靠近碳电极的二氧化镁得到电子(还原作用)生成氢氧离子,并形成了新的化合物叫做氧化镁。氧化反应把电池负极的电子推出去,而还原反应则在正极吸收它们。

  - “电压1.5V”表示电池两极之间的电压是1.5,伏 (电压的单位)。什么是电压? 可以用水流的情况来比喻说明。

  --如果打开开关, 在水管中就要形成由水塔向用户流动的水流。这是因为的水塔的水面比用户高, 从而在连接两者的水管中产生了水压。抽水机的作用是不断地把水从低处抽到水塔高处,使水塔处的水位总比用户处高,保持两者之间有一定的水压, 从而使水不断地流动。

  ---当用导线把小灯泡连接到电池的两极之间时,小灯泡亮了,表明电路里有了电流。电路里的自由电荷所以能发生定向移动形成电流, 是因为电源的正极有多余的正电荷,电源的负极有多余的负电荷,从而在电路上产生了电压。电源的作用跟抽水机相似, 它不断使正电荷聚集在正极上, 负电荷聚集在负极上,保持两极间有一定的电压,使连接导体中不断有电流通过。

危害与回收

  废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。我国是世界上头号干电池生产和消费大国,有资料表明,我国目前有1400多家电池生产企业,1980年干电池的生产量已超过美国而跃居世界第一。1998年我国干电池的生产量达到140亿只,而同年世界干电池的总产量约为300亿只。废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。我国是世界上头号干电池生产和消费大国,有资料表明,我国目前有1400多家电池生产企业,1980年干电池的生产量已超过美国而跃居世界第一。1998年我国干电池的生产量达到140亿只,而同年世界干电池的总产量约为300亿只。

  如此庞大的电池数量,使得一个极大的问题暴露出来,那就是如何让这么多的电池不去破坏污染我们生存的环境。据我们调查,废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液。如果随意丢弃,腐败的电池会破坏我们的水源,侵蚀我们赖以生存的庄稼和土地,我们的生存环境面临着巨大的威胁。如果一节一号电池在地里腐烂,它的有毒物质能使一平方米的土地失去使用价值;扔一粒纽扣电池进水里,它其中所含的有毒物质会造成60万升水体的污染;废旧电池中含有重金属镉、铅、汞、镍、锌、锰等,其中镉、铅、汞是对人体危害较大的物质。而镍、锌等金属虽然在一定浓度范围内是有益物质,但在环境中超过极限,也将对人体造成危害。废旧电池渗出的重金属会造成江、河、湖、海等水体的污染,危及水生物的生存和水资源的利用,间接威胁人类的健康。废酸、废碱等电解质溶液可能污染土地,使土地酸化和盐碱化,这就如同埋在我们身边的一颗定时炸弹。因此,对废旧电池的收集与处置非常重要,如果处置不当,可能对生态环境和人类健康造成严重危害。随意丢弃废旧电池不仅污染环境,也是一种资源浪费。有人算了一笔帐以全国每年生产100亿只电池计算,全年消耗15.6万吨锌,22.6万吨二氧化锰,2080吨铜,2.7万吨氯化锌,7.9万吨氯化铵,4.3万吨碳棒。

  汞的毒性

  汞即我们俗称的“水银”,是一种常温下为液体的物质,可以阻止电池中阴极金属锌的氧化,这一作法提高了电池的贮存寿命。因此,早在以前采用的锌做阴极度的电池几乎都有一定量的汞做防腐剂。但是汞和汞的化合都具有神经毒性,对内分泌系统,免疫系统等也有不良影响,它会引发人的口齿不清、步态不稳、四肢麻痹,最后导致全身痉挛,精神失常而死。

  随着科技的进步,电池开始逐渐实行低汞化和无汞化,汞的代替品表面活性剂Forafac氟化聚合物,在防止锌的腐蚀上取得了良好的效果。

  长期以来,我国在生产干电池时,要加入一种有毒物质——汞或汞的化合物。我国的碱性干电池的镉的毒性镉不是人体所必需的痕量元素,新生婴儿体内并没有镉,而是随着年龄的增长,逐渐累积起来的。镉具有肾毒性,它所致的肾损伤是不可逆的。同时肾损伤后还可能继发骨质疏松、软骨症和骨折。在1993年,国际抗癌联盟就将镉定为IA级致癌物。基于以上原因,许多发达国家已建议禁止使用镉镍电池而镍氢电池已取代镉镍电池,避免了镉的使用。而我国的绝大多数电池生产企业仍用镉作为生产电池的原料,使得电池的危害进一步加大。

  废电池虽小,危害却甚大。但是,由于废电池污染不象垃圾、空气和水污染那样可以凭感官感觉得到,具有很大的隐蔽性,所以没有得到应有的重视。目前,我国以成为电池生产和消费的大国,废电池污染是迫切需要解决的一个重大环境问题。

  尽管先进的科技已给了我们正确的指向,但我国的电池污染现象仍不容乐观。目前我国的大部分废旧电池混入生活垃圾被一并埋入地下,久而久之,经过转化使电池腐烂,重金属溶出,既可能污染地下水体,又可能污染土壤,一旦种植作物,重金属则可能在作物中积聚,通过食物链而最终影响人体健康。

型号

  IEC(国际电工协会)标准及各国锌-锰干电池型号和名称

  IEC      中国     日本    美国

  R40    一号甲电池 N0.6    R40(EMT)

  R20    一号电池   UM-1    D R25(JaT)

  R14    二号电池   UM-2    C R14(ET)

  R10    四号电池           (BR)R10(CT)

  R06     五号电池   UM-3    AA R6(AaT)

  R03    七号电池   UM-4    AAA R03

三项指标

  一、标称电压,通俗讲就是正常工作时的路端电压,严格说是新电池电压值到最低电压值时间的平均电压。新电池或刚充完电的电池电压会略高于额定电压,开始使用后马上就会落到这一值上,此后能在这一值上保持较长的时间。当低于该电压后,电池电压就会较快地下降,直至不能使用。

  二、容量:电池的电能量,一般用mAh,500mAh则表示此电池以50mA的电流放电,能工作10小时。这样的计量较为粗糙,因为不同性质的电池在以不同电流放电时,工作时间是不成线性比例的。故较严格的电池容量是用对多少欧姆电阻能放电多少时间来表示,并且放电方式还有连续、间隙和短时等差别。例如,某品牌碱性电池,对10欧姆负载,连续放电至0.9伏的时间≥20小时;对1.8欧姆负载,每分钟放电15秒,放至0.9伏的次数≥660。前者的放电条件相当于较大录音机或普通电动玩具,后者则类似闪光灯充电。越是新颖高品质的电池,容量的线性也越好。

  三、存放期和自放电率,一般一次性电池有存放时间,约2-3年左右。这是由于电池在自由放置进的放电效应引越的,充电电池由于自放电率较高,一般直接给出自放电率,每月百分之几([%]/月)。

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