Batterier

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Alessandro Volta är den person som man kan säga dokumenterade och skrev tilll Londons vetenskapliga instution att kan konstruerat en apparat som kallades Voltastapeln på 1800-talet och idag mäter vi spänningen i ett batteri i volt. Men ännu tidigare har man, vid utgrävningar i Bagdad, hittat en batteriliknande konstruktion.
Idag finns batterier överallt i vår vardag. En del farligare och mer avancerade än andra. Jag ska förklara hur ett batteri fungerar och hur alvarligt naturen kan skadas av batterier.


Hur fungerar ett batteri?

Ett annat namn för batteri är galvaniskt element. Där omvandlas den frigjorda energin genom en kemisk reaktion till värme- och elektrisk energi. Som du vet så vill atomerna bilda ädelgasstruktur genom att bilda joner genom redoxreaktioner. Oädla metaller reagera mer gärna än ädla metaller eftersom de är mindre nöjda än de ädla. Ju längre det är mellan den oädla och ädla metallen i spänningsserien, desto högre blir spänningen, volt.

Så om man sänker ner två elektroder som zink (Zn) och koppar (Cu) i en elektrolytlösning (t.ex H2SO4) och sammankopplar dessa två elektroder uppstår en spänning. Då vandrar elektronerna från den oädla metallen (Zn) till den ädla (Cu) genom elktrolyten. Den oädla metallen blir katod och den ädla blir anod. Två olika elektroder i en lösning kallas galvaniskt element och det är precis såhär ett batteri fungerar.

Det finns två huvudtyper av batterier, icke uppladningsbara och laddningsbara batterier. Vad som skiljer dem åt hörs ju på namnet, det ena batteriet kan att ladda upp medans det andra inte kan. När batterier tar slut ger det inte tillräckligt med ström och alla metallatomer blivit joner och gått från den ena polen till den andra, elektricitet. Sådanna batterier ska man inte försöka ladda upp för då kan batteriet explodera och frätande batterisyra kan komma ut.

Salmiakbatteriet ät en äldre batterityp som mest används i gamla ficklampor och det har ersatts av de alkiska betterierna. Elektrolyten utgörs av salmiaklösning, pluspolen består av kolpuler och minuspolen utgörs av en blandning mellan brunsten (mangandioxid MnO2) och i mitten sitter en kolstav som agerar ledare för elektronerna. Och själva cylindern består av zink. När batteriet förbrukats har zinket oxiderat sina valenselektroner som strömmar mot anodpolen där de fångas upp av brunsten. När dessa ämnen är nöjda har zinket lämnat ifrån sig alla valenselektroner och brunsten bildat ädelgasstruktur med elektronerna från zinket. Salmiakbatteriet innehåller inte tungmetaller och anses därför miljövänligt.

Den vanligaste batteritypen är alkiska batterier som ser lite anorlunda ut än salmiakbatteriet. Elektrolyten är basisk, kalilut (kaliumhydroxid KOH). Några av denna sortens batterier innehåller tungmetallerna kvicksilver (Hg) och kadmium (Cd). Batterier som innehåller tungmetaller måste återvinnas! Det vanligaste alkiska batteriet är zink-brunstensbatteriet där katodpolen utgörs av zinkpulver som ligger isolerat mot anodpolen som i sin tur består av brunsten. Jonlösningen är kalilut. Detta batteri varar längre och ger mer ström än salmiakbatteriet och dessutom har man reducerat tillsatser av kvicksilver och kadmium så idag är batteriet miljövänligt.

I de äldre modellerna av alkaliska batterier hade tungmetallen kvicksilver till uppgift att reducera och kontrollera så att vätgasutveckling inte skedde. Det kunnde leda till att batteriet urladdades eller att batterisyra läkte ut. I knappcellsebatterier har kvicksilvret fortfarande denna uppgift. Alkaliska batterier används bl.a i bandspelare och leksaker. Spänningen mäts i 1,5 volt, liksom salmiakbatteriet.

Knappcellsbatterier innehåller tungmetaller och är inte alls skonsamma mot vår miljö som redan är utsatt för avgaser, växthusefekten och kemikalier. I ett silveroxidbatteri utgörs katodpolen av zinkpulver, anodpolen av silveroxid (Ag2O) och kalilut utgör elektrolyten. Spänningen mäts upp till 1,5 volt och batteriet används i klockor, miniräknare och kameror. Men batteriet innehåller upp till 1% kvicksilver (Hg). I litiumbattetiet utgör litium anodpolen, brunsten katodpolen och jonlösningen är fortfarande kalilut. Här mäts spänningen mellan polerna 3 volt men det är nödvändigt eftersom betteriet används i pacemakers. Batteriet är dyrare än andra men det anses vara miljövänligt. Tur det eftersom en del går omkring med det i kroppen. Nya typer av litiumbatterier har tagits fram för strömförsörjning av digitalkameror.


Så varför är dessa små batterier så miljöfarliga?

Starka rengöringsmedel innehåller mycket kemikalier och alla vet ju att kamikalier inte alls är bra för naturen, men oj så effektivft de gör rent. Lite så är det med batterier. Vi vill ju ha en produkt som är effektiv och om det finns en sort som varar längre väljer man ju den även om den inehåller tungmetaller. Jag tror inte det är många som står i affären och tänker på tungmetaller och miljön när det ska köpa ett batteri till mp3:n. Enligt lag ska de miljöfarliga och använda betterierna samlas in. Antingen lämnas tillbaka till affären eller läggas i batteriholkar. Ingen har väl missat reklamen om batterierna som vill hem till holken. Miljöfarliga batterier ska vara märka med en överkryssad soptunna och den kemiska betäckningen för tungmetallen som finns i batteriet. De miljöanpassade batterier är märkta med returpilar. Detta gäller även produkter som har fastmonterade batterier i sig som borrmaskiner, mobiltelefoner, leksaker eller eltandborstar. Sedan sorteras betterierna så att batterier med lika ämnen hamnar tillsammans och så skickas de till olika återvinningsanläggningar på olika ställen i landet . De giftigaste tungmetaller som finns i batterier är kvicksilver, bly och kadmium som bör undvikas. Metallerna bryts inte ner av naturen och ställer till skador i naturen. Det finns sjöar i Sverige som innehåller så myfket kvicksilver så att vi inte får äta fisken ur dessa sjöar. Nickel-kadmiumbatteriet står idag för de största utsläppen av kadmium som växterna tar upp och som så småningom hamnar i djuren och människorna via maten. Tungmetallen ger skador på skelett och njurar. Till exempel klockor och miniräknare går på knappcellsbatterier som innehåller kvicksilver så de bör också samlas in. Idag är det Mer än 90% av "småbatterier" som är miljöanpassade.

Den andra typen av batteri är ackumulatorer, uppladdningsbara batterier. De vanligaste uppladdningsbara batterier är blyackumulatorer eller bilbatteri som är den vanligaste benämningen. Båda polerna består av blyplattor (Pb) och svavelsyra (H2SO4) som elektrolyt. Syran reagerar med blyplatttorna och bildar blysulfat (PbSO4). Blyackumulatorn ger ju inge ström eftersom polerna består av samma ämne. Det måste laddas upp och kopplas då till en batteriladdare. Vid den ena plattan bildas blyoxid (PbO2) och vid den andra rent bli. Nu är plattorna olika laddade och ger en spänning på 2 volt. Självklart räcker inte det för att bilen ska starta, ge gnistor till tändstiften så att radio, lampor m.m ska fungera. Det behövs fem stycken blyackumulatorer till. När bilbatteriet används, ger ström, bildas återigen blysulfat i de båda elektroderna och vi är tillbaka där vi började och batteriet behöver laddas om på nytt. Processen för att återuppladda ett batteri kallas elektrolys. Då tvingas en oädle metall att sätta sig på en ädle metall, eller det är elektronerna som tvingas tillbaka. Man tillför elektroner till batteriet. En bil har en generator som laddar batteriet när motornär igång så att man inte behöver ta ut batteriet. Som du nog redan förstått så är bly en tungmetall och till slut tar även ett uppladdningsbart batteri slut. Ingenting varar för evigt. Då är det viktigt att batterier återvinns för att kunna användas i ett nytt batteri och på skrotningsfirmor tar man ut batteriet.

Som med mycket annat håller man på och försöker ta fram ett skonsammare batteri för naturen och mänskligheten. En liten bit på vägen har forskarna kommit genom bränsleceller. Vatten kan sönderdelas i vätgas och syrgas med hjälp av elektrisk ström, tillförd energi. Men i en bränslecell sker reaktionen baklänges.
Vatten + elektrisk energi  vätgas + syrgas
Vätgas +syrgas  vatten + elektrisk energi
I andra metoder får man fram elektrisk energi ur ett bränsle men då måste energin omvandlas till värmeenergi och sedan till ele...