இரசாயன ஆற்றல் மூலங்களின் செயலாக்கம்
ஒவ்வொரு வீட்டிலும் ஒரு பொதுவான சூழ்நிலை என்னவென்றால், சமீபத்தில் வாங்கிய பேட்டரிகள் இனி நல்லதல்ல. அல்லது, சுற்றுச்சூழலைக் கவனித்து, அதே நேரத்தில் - எங்கள் பணப்பையின் செல்வத்தைப் பற்றி, எங்களுக்கு பேட்டரிகள் கிடைத்ததா? சிறிது நேரம் கழித்து, அவர்களும் ஒத்துழைக்க மறுப்பார்கள். எனவே குப்பையில்? முற்றிலும் இல்லை! சுற்றுச்சூழலில் செல்கள் ஏற்படுத்தும் அச்சுறுத்தல்களைப் பற்றி அறிந்து, நாம் ஒரு பேரணி புள்ளியைத் தேடுவோம்.
சேகரிப்பு
நாம் கையாளும் பிரச்சனையின் அளவு என்ன? 2011 ஆம் ஆண்டு தலைமைச் சுற்றுச்சூழல் ஆய்வாளரின் அறிக்கை மேலும் குறிப்பிடுகிறது 400 மில்லியன் செல்கள் மற்றும் பேட்டரிகள். ஏறக்குறைய அதே எண்ணிக்கையில் தற்கொலை செய்து கொண்டது.
அரிசி. 1. மாநில சேகரிப்புகளிலிருந்து மூலப்பொருட்களின் (பயன்படுத்தப்பட்ட செல்கள்) சராசரி கலவை.
எனவே நாம் அபிவிருத்தி செய்ய வேண்டும் சுமார் 92 ஆயிரம் டன் அபாயகரமான கழிவுகள் கன உலோகங்கள் (பாதரசம், காட்மியம், நிக்கல், வெள்ளி, ஈயம்) மற்றும் பல இரசாயன கலவைகள் (பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு, அம்மோனியம் குளோரைடு, மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு, சல்பூரிக் அமிலம்) (படம் 1) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. நாம் அவற்றைத் தூக்கி எறியும்போது - பூச்சு துருப்பிடித்த பிறகு - அவை மண்ணையும் நீரையும் மாசுபடுத்துகின்றன (படம் 2). சுற்றுச்சூழலுக்கும், அதனால் நமக்கு நாமே அத்தகைய "பரிசு" செய்ய வேண்டாம். இந்த தொகையில், 34% சிறப்பு செயலிகளால் கணக்கிடப்பட்டது. ஆதலால், இன்னும் நிறைய செய்ய வேண்டியிருக்கிறது, அது போலந்தில் மட்டும் இல்லை என்பது ஆறுதல் அல்லவா?
அரிசி. 2. அரிக்கப்பட்ட செல் பூச்சுகள்.
எங்கும் செல்ல எங்களுக்கு இனி ஒரு தவிர்க்கவும் இல்லை பயன்படுத்திய செல்கள். பேட்டரிகள் மற்றும் மாற்றீடுகளை விற்கும் ஒவ்வொரு கடையும் எங்களிடமிருந்து (அத்துடன் பழைய எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் வீட்டு உபயோகப் பொருட்கள்) ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டும். மேலும், பல கடைகள் மற்றும் பள்ளிகளில் நாங்கள் கூண்டுகளை வைக்கக்கூடிய கொள்கலன்கள் உள்ளன. எனவே "மறுப்பு" செய்யாமல், பயன்படுத்தப்பட்ட பேட்டரிகள் மற்றும் குவிப்பான்களை குப்பையில் வீச வேண்டாம். ஒரு சிறிய விருப்பத்துடன், நாங்கள் ஒரு பேரணி புள்ளியைக் கண்டுபிடிப்போம், மேலும் இணைப்புகள் மிகவும் சிறிய எடையைக் கொண்டுள்ளன, அந்த இணைப்பு நம்மை சோர்வடையச் செய்யாது.
வரிசைப்படுத்த
மற்றவர்களைப் போலவே மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய பொருட்கள், திறமையான மாற்றம் வரிசைப்படுத்திய பிறகு அர்த்தமுள்ளதாக இருக்கும். உற்பத்தி ஆலைகளின் கழிவுகள் பொதுவாக தரத்தில் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் பொது சேகரிப்பில் இருந்து கிடைக்கும் கழிவுகள் கிடைக்கக்கூடிய செல் வகைகளின் கலவையாகும். இவ்வாறு, முக்கிய கேள்வி எழுகிறது பாகுபாடு.
போலந்தில், வரிசையாக்கம் கைமுறையாக செய்யப்படுகிறது, மற்ற ஐரோப்பிய நாடுகளில் ஏற்கனவே தானியங்கு வரிசையாக்க வரிகள் உள்ளன. அவர்கள் பொருத்தமான கண்ணி அளவுகளுடன் சல்லடைகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள் (அனுமதிக்கிறார்கள் வெவ்வேறு அளவுகளின் செல்களைப் பிரித்தல்) மற்றும் எக்ஸ்ரே (உள்ளடக்க வரிசையாக்கம்). போலந்தில் சேகரிக்கப்பட்ட மூலப்பொருட்களின் கலவையும் சற்று வித்தியாசமானது.
சமீப காலம் வரை, எங்கள் கிளாசிக் அமில லெக்லாஞ்சே செல்கள் ஆதிக்கம் செலுத்தியது. பல ஆண்டுகளுக்கு முன்பு மேற்கத்திய சந்தைகளை கைப்பற்றிய நவீன கார கூறுகளின் நன்மை சமீபத்தில்தான் கவனிக்கப்படுகிறது. எப்படியிருந்தாலும், இரண்டு வகையான செலவழிப்பு செல்கள் சேகரிக்கப்பட்ட பேட்டரிகளில் 90% க்கும் அதிகமானவை. மீதமுள்ளவை பொத்தான் பேட்டரிகள் (பவர் கடிகாரங்கள் (படம் 3) அல்லது கால்குலேட்டர்கள்), ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகள் மற்றும் ஃபோன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகளுக்கான லித்தியம் பேட்டரிகள். இவ்வளவு சிறிய பங்குக்கான காரணம், செலவழிப்பு கூறுகளுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக விலை மற்றும் நீண்ட சேவை வாழ்க்கை ஆகும்.
அரிசி. 3. மணிக்கட்டு கடிகாரங்களுக்கு சக்தி அளிக்க பயன்படும் வெள்ளி இணைப்பு.
செயலாக்க
பிரிந்த பிறகு, மிக முக்கியமான விஷயத்திற்கான நேரம் இது செயலாக்க நிலை - மூலப்பொருட்களின் மீட்பு. ஒவ்வொரு வகைக்கும், பெறப்பட்ட தயாரிப்புகள் சற்று வித்தியாசமாக இருக்கும். இருப்பினும், செயலாக்க நுட்பங்கள் ஒத்தவை.
இயந்திர செயலாக்கம் ஆலைகளில் கழிவுகளை அரைப்பதில் உள்ளது. இதன் விளைவாக வரும் பின்னங்கள் மின்காந்தங்கள் (இரும்பு மற்றும் அதன் கலவைகள்) மற்றும் சிறப்பு சல்லடை அமைப்புகள் (பிற உலோகங்கள், பிளாஸ்டிக் கூறுகள், காகிதம் போன்றவை) பயன்படுத்தி பிரிக்கப்படுகின்றன. வெள்ளம் செயலாக்கத்திற்கு முன் மூலப்பொருட்களை கவனமாக வரிசைப்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை என்பதில் முறை உள்ளது, குறைபாடு - நிலப்பரப்பில் அகற்றப்பட வேண்டிய ஒரு பெரிய அளவு பயன்படுத்த முடியாத கழிவுகள்.
ஹைட்ரோமெட்டலர்ஜிகல் மறுசுழற்சி அமிலங்கள் அல்லது தளங்களில் உள்ள செல்கள் கரைதல் ஆகும். செயலாக்கத்தின் அடுத்த கட்டத்தில், இதன் விளைவாக வரும் தீர்வுகள் சுத்திகரிக்கப்பட்டு பிரிக்கப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, உலோக உப்புகள், தூய கூறுகளைப் பெற. பெரியது நன்மை முறை குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் அகற்றல் தேவைப்படும் சிறிய அளவு கழிவுகளால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. குறைபாடு இந்த மறுசுழற்சி முறையானது, விளைந்த தயாரிப்புகளின் மாசுபாட்டைத் தவிர்க்க பேட்டரிகளை கவனமாக வரிசைப்படுத்த வேண்டும்.
வெப்ப செயலாக்கம் பொருத்தமான வடிவமைப்பின் அடுப்புகளில் செல்களை சுடுவதில் உள்ளது. இதன் விளைவாக, அவற்றின் ஆக்சைடுகள் உருகி, பெறப்படுகின்றன (எஃகு ஆலைகளுக்கான மூலப்பொருட்கள்). வெள்ளம் முறை வரிசைப்படுத்தப்படாத பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது, குறைபாடு மற்றும் - ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் எரிப்பு பொருட்களின் உருவாக்கம்.
кроме மறுசுழற்சி செய்யக்கூடியது சுற்றுச்சூழலுக்குள் அவற்றின் கூறுகள் நுழைவதற்கு எதிராக பூர்வாங்க பாதுகாப்பிற்குப் பிறகு செல்கள் நிலப்பரப்புகளில் சேமிக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், இது ஒரு அரை நடவடிக்கை மட்டுமே, இந்த வகை கழிவுகள் மற்றும் பல மதிப்புமிக்க மூலப்பொருட்களின் கழிவுகளை சமாளிக்க வேண்டிய அவசியத்தை ஒத்திவைக்கிறது.
நம் வீட்டு ஆய்வகத்தில் உள்ள சில ஊட்டச்சத்துக்களை மீட்டெடுக்கலாம். இவை கிளாசிக் லெக்லாஞ்ச் தனிமங்களின் கூறுகள் - உறுப்பைச் சுற்றியுள்ள கோப்பைகளிலிருந்து உயர் தூய்மை துத்தநாகம் மற்றும் கிராஃபைட் மின்முனைகள். மாற்றாக, கலவையில் உள்ள கலவையிலிருந்து மாங்கனீசு டை ஆக்சைடைப் பிரிக்கலாம் - அதை தண்ணீரில் கொதிக்க வைக்கவும் (கரையக்கூடிய அசுத்தங்களை அகற்ற, முக்கியமாக அம்மோனியம் குளோரைடு) மற்றும் வடிகட்டவும். கரையாத எச்சம் (நிலக்கரி தூசியால் மாசுபட்டது) MnO சம்பந்தப்பட்ட பெரும்பாலான எதிர்விளைவுகளுக்கு ஏற்றது.2.
ஆனால் வீட்டு உபகரணங்களை ஆற்றுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் கூறுகள் மட்டும் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடியவை அல்ல. பழைய கார் பேட்டரிகளும் மூலப்பொருட்களின் மூலமாகும். அவற்றிலிருந்து ஈயம் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது, இது புதிய சாதனங்களைத் தயாரிப்பதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அவற்றை நிரப்பும் வழக்குகள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் அகற்றப்படுகின்றன.
நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த ஹெவி மெட்டல் மற்றும் சல்பூரிக் அமிலக் கரைசலால் ஏற்படும் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகளை யாரும் நினைவுபடுத்த வேண்டியதில்லை. வேகமாக வளர்ந்து வரும் நமது தொழில்நுட்ப நாகரீகத்திற்கு, செல்கள் மற்றும் பேட்டரிகளின் உதாரணம் ஒரு மாதிரி. அதிகரித்து வரும் பிரச்சனையானது உற்பத்தியின் உற்பத்தி அல்ல, ஆனால் பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு அதை அகற்றுவது. "யங் டெக்னீஷியன்" இதழின் வாசகர்கள் தங்கள் முன்மாதிரியின் மூலம் மற்றவர்களை மறுசுழற்சி செய்ய தூண்டுவார்கள் என்று நம்புகிறேன்.
சோதனை 1 - லித்தியம் பேட்டரி
லித்தியம் செல்கள் அவை கால்குலேட்டர்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன மற்றும் கணினி மதர்போர்டுகளின் BIOS க்கு சக்தியை பராமரிக்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன (படம் 4). அவற்றில் உலோக லித்தியம் இருப்பதை உறுதி செய்வோம்.
அரிசி. 4. கணினி மதர்போர்டின் BIOS க்கு ஆற்றலைப் பராமரிக்கப் பயன்படும் லித்தியம்-மாங்கனீசு செல்.
தனிமத்தை பிரித்த பிறகு (உதாரணமாக, பொதுவான வகை CR2032), கட்டமைப்பின் விவரங்களைக் காணலாம் (படம் 5): மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு MnO இன் கருப்பு சுருக்கப்பட்ட அடுக்கு2, ஒரு நுண்துளை பிரிப்பான் மின்முனையானது ஒரு கரிம எலக்ட்ரோலைட் கரைசலுடன் செறிவூட்டப்பட்டு, ஒரு பிளாஸ்டிக் வளையம் மற்றும் இரண்டு உலோக பாகங்களை ஒரு வீட்டை உருவாக்குகிறது.
அரிசி. 5. லித்தியம்-மாங்கனீசு கலத்தின் கூறுகள்: 1. லித்தியம் உலோகத்தின் ஒரு அடுக்கு (எதிர்மறை மின்முனை) கொண்ட உடலின் கீழ் பகுதி. 2. பிரிப்பான் ஒரு கரிம எலக்ட்ரோலைட் கரைசலுடன் செறிவூட்டப்பட்டது. 3. மாங்கனீசு டை ஆக்சைட்டின் அழுத்தப்பட்ட அடுக்கு (நேர்மறை மின்முனை). 4. பிளாஸ்டிக் வளையம் (எலக்ட்ரோடு இன்சுலேட்டர்). 5. மேல் வீடுகள் (நேர்மறை மின்முனை முனையம்).
சிறியது (எதிர்மறை மின்முனை) லித்தியம் அடுக்குடன் மூடப்பட்டிருக்கும், இது காற்றில் விரைவாக கருமையாகிறது. சுடர் சோதனை மூலம் உறுப்பு அடையாளம் காணப்படுகிறது. இதைச் செய்ய, இரும்பு கம்பியின் முடிவில் சில மென்மையான உலோகத்தை எடுத்து, மாதிரியை பர்னர் சுடரில் செருகவும் - கார்மைன் நிறம் லித்தியம் இருப்பதைக் குறிக்கிறது (படம் 6). உலோக எச்சங்களை தண்ணீரில் கரைத்து அப்புறப்படுத்துகிறோம்.
அரிசி. 6. ஒரு பர்னர் தீயில் லித்தியம் மாதிரி.
ஒரு பீக்கரில் லித்தியம் அடுக்குடன் ஒரு உலோக மின்முனையை வைத்து சில செ.மீ3 தண்ணீர். ஹைட்ரஜன் வாயு வெளியீட்டுடன், பாத்திரத்தில் ஒரு வன்முறை எதிர்வினை ஏற்படுகிறது:
லித்தியம் ஹைட்ராக்சைடு ஒரு வலுவான அடித்தளம் மற்றும் அதை நாம் எளிதாக காட்டி காகிதம் மூலம் சோதிக்க முடியும்.
அனுபவம் 2 - அல்கலைன் பிணைப்பு
ஒரு செலவழிப்பு அல்கலைன் உறுப்பை வெட்டுங்கள், எடுத்துக்காட்டாக, LR6 ("விரல்", AA) என தட்டச்சு செய்யவும். உலோகக் கோப்பையைத் திறந்த பிறகு, உள் அமைப்பு தெரியும் (படம். 7): உள்ளே ஒரு அனோடை (பொட்டாசியம் அல்லது சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் துத்தநாக தூசி) உருவாக்கும் ஒரு ஒளி நிறை மற்றும் அதைச் சுற்றியுள்ள மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு MnO இருண்ட அடுக்கு.2 கிராஃபைட் தூசியுடன் (செல் கேத்தோடு).
அரிசி. 7. அல்கலைன் கலத்தில் அனோட் வெகுஜனத்தின் கார எதிர்வினை. காணக்கூடிய செல்லுலார் அமைப்பு: ஒளி அனோட்-உருவாக்கும் நிறை (KOH + துத்தநாக தூசி) மற்றும் கிராஃபைட் தூசியுடன் கூடிய இருண்ட மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு கேத்தோடாக உள்ளது.
மின்முனைகள் ஒரு காகித உதரவிதானம் மூலம் ஒருவருக்கொருவர் பிரிக்கப்படுகின்றன. சோதனை துண்டுக்கு ஒரு சிறிய அளவு ஒளி பொருளைப் பயன்படுத்துங்கள் மற்றும் ஒரு துளி தண்ணீரில் ஈரப்படுத்தவும். நீல நிறம் அனோட் பேஸ்டின் கார எதிர்வினையைக் குறிக்கிறது. பயன்படுத்தப்படும் ஹைட்ராக்சைடு வகை ஒரு சுடர் சோதனை மூலம் சிறப்பாக சரிபார்க்கப்படுகிறது. ஒரு மாதிரி பல கசகசா விதைகள் அளவு தண்ணீரில் நனைக்கப்பட்ட இரும்பு கம்பியில் ஒட்டப்பட்டு ஒரு பர்னர் தீயில் வைக்கப்படுகிறது.
மஞ்சள் நிறம் உற்பத்தியாளரால் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடைப் பயன்படுத்துவதைக் குறிக்கிறது, மேலும் இளஞ்சிவப்பு-ஊதா நிறம் பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடைக் குறிக்கிறது. சோடியம் கலவைகள் கிட்டத்தட்ட அனைத்து பொருட்களையும் மாசுபடுத்துவதால், இந்த உறுப்புக்கான சுடர் சோதனை மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது, சுடரின் மஞ்சள் நிறம் பொட்டாசியத்தின் நிறமாலை கோடுகளை மறைக்க முடியும். கோபால்ட் கண்ணாடி அல்லது குடுவையில் உள்ள சாயக் கரைசல் (காயத்தின் கிருமிநாசினி, பியோக்டேன் ஆகியவற்றில் காணப்படும் இண்டிகோ அல்லது மீதில் வயலட்) நீல-வயலட் வடிகட்டி மூலம் சுடரைப் பார்ப்பதே தீர்வு. வடிகட்டி மஞ்சள் நிறத்தை உறிஞ்சி, மாதிரியில் பொட்டாசியம் இருப்பதை உறுதிப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
பதவி குறியீடுகள்
செல் வகை அடையாளத்தை எளிதாக்க, ஒரு சிறப்பு எண்ணெழுத்து குறியீடு அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. எங்கள் வீடுகளில் மிகவும் பொதுவான வகைகளுக்கு, இது போல் தெரிகிறது: எண்-எழுத்து-எழுத்து-எண், எங்கே:
- முதல் இலக்கமானது கலங்களின் எண்ணிக்கை; ஒற்றை செல்களுக்கு புறக்கணிக்கப்பட்டது.
- முதல் எழுத்து செல் வகையைக் குறிக்கிறது. இல்லாத போது, அது ஒரு Leclanche துத்தநாக-கிராஃபைட் செல் (அனோட்: துத்தநாகம், எலக்ட்ரோலைட்: அம்மோனியம் குளோரைடு, NH4Cl, துத்தநாக குளோரைடு ZnCl2, கேத்தோடு: மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு MnO2) மற்ற செல் வகைகள் பின்வருமாறு பெயரிடப்பட்டுள்ளன (பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடுக்குப் பதிலாக மலிவான சோடியம் ஹைட்ராக்சைடும் பயன்படுத்தப்படுகிறது):
A, P - துத்தநாகம்-காற்று கூறுகள் (அனோட்: துத்தநாகம், வளிமண்டல ஆக்ஸிஜன் ஒரு கிராஃபைட் கேத்தோடில் குறைக்கப்படுகிறது);
B, C, E, F, G - லித்தியம் செல்கள் (அனோட்: லித்தியம், ஆனால் பல பொருட்கள் கேத்தோட்கள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன);
H – Ni-MH நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு பேட்டரி (உலோக ஹைட்ரைடு, KOH, NiOOH);
K – Ni-Cd நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரி (காட்மியம், KOH, NiOOH);
L - கார உறுப்பு (துத்தநாகம், KOH, MnO2);
M - பாதரச உறுப்பு (துத்தநாகம், KOH; HgO), இனி பயன்படுத்தப்படாது;
S - வெள்ளி உறுப்பு (துத்தநாகம், KOH; Ag2O);
Z - நிக்கல்-மாங்கனீசு உறுப்பு (துத்தநாகம், KOH, NiOOH, MnO2).
- பின்வரும் கடிதம் இணைப்பின் வடிவத்தைக் குறிக்கிறது:
F - லேமல்லர்;
R - உருளை;
S - செவ்வக;
P - உருளை வடிவத்தைத் தவிர வேறு வடிவங்களைக் கொண்ட கலங்களின் தற்போதைய பதவி.
- இறுதி எண்ணிக்கை அல்லது புள்ளிவிவரங்கள் குறிப்பின் அளவைக் குறிக்கின்றன (பட்டியல் மதிப்புகள் அல்லது நேரடியாக பரிமாணங்களைக் கொடுக்கும்).
குறிக்கும் எடுத்துக்காட்டுகள்:
R03
- ஒரு துத்தநாக-கிராஃபைட் செல் ஒரு சிறிய விரல் அளவு. மற்றொரு பதவி AAA அல்லது மைக்ரோ.
LR6 - ஒரு விரலின் அளவு கார செல். மற்றொரு பதவி AA அல்லது மினியன்.
HR14 – Ni-MH பேட்டரி, C என்ற எழுத்து அளவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கே.ஆர் .20 – Ni-Cd பேட்டரி, இதன் அளவும் D என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது.
3LR12 - 4,5 V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு தட்டையான பேட்டரி, மூன்று அல்கலைன் செல்கள் கொண்டது.
6F22 - 9V பேட்டரி; ஆறு தனித்தனி பிளானர் துத்தநாக-கிராஃபைட் செல்கள் ஒரு செவ்வக வடிவத்தில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
CR2032 - லித்தியம்-மாங்கனீசு செல் (லித்தியம், கரிம எலக்ட்ரோலைட், MnO2) 20 மிமீ விட்டம் மற்றும் 3,2 மிமீ தடிமன் கொண்டது.
