XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Можно ли сделать батарейку в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В каждом доме очень много электроприборов и игрушек, но не все задумываются о том, что использованные батарейки загрязняют почву и воду.
В наше время батарейки представляют опасность для экологии, поэтому на них написано «не выбрасывать», но это все равно делают. Цель нашего проекта – сделать альтернативу в домашних условиях, чтобы снизить потребление батареек.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Изучение строения батареек.
Определение материалов, необходимых для создания батарейки в домашних условиях.
Создание батареек с разными электролитами.
Сравнение напряжение наших батареек и магазинных.
Актуальность: каждая семья периодически выбрасывает использованные батарейки, а каждая неправильно утилизированная батарейка приносит вред 20 м2 почвы и 400 литров воды.
Предмет исследования: батарейки с разными электролитами.
Гипотеза: источник питания возможно создать в домашних условиях, тем самым снизить потребление батареек.
Методы исследования: сбор и изучение информации, практическая работа, инструментальное измерение напряжения, графические методы анализа результатов.
Предполагаемые результаты: батарейку возможно создать в домашних условиях, но она неудобна в применении и имеет низкую эффективность.
Этапы реализации проекта:
1 этап. Подбор литературы, поиск информации. Разработка плана работы. Изучение строения батарейки. Изучение процесса создания батарейки.
2 этап. Подготовка исследования: создание источника питания с разными электролитами.
3 этап. Реализация исследования: измерение напряжения на полученных источниках питания, их сравнение с напряжением на промышленной произведенной батарейке.
4 этап. Анализ полученных данных, выводы и обобщение результатов.
Раздел 1. Теоретическая часть
Строение батарейки
Электрические батарейки состоят из двух частей, катода и анода, и жидкости, заполняющей пространство между ними.
Жидкость называется электролитом и обладает некоторой химической активностью. Электролит выполняет роль транспорта – забирает электроны на одном полюсе (катод), и отдает их на другой (анод). Там, где избыток электронов, получается заряд «минус», там, где дефицит — «плюс». Этот поток электронов и называется электрическим током. Его интенсивность (мощность) можно измерить, эта величина называется напряжением тока.
Влияние на окружающую среду
Каждая батарейка содержит химические вещества, которые пагубно влияют на окружающую среду и в частности на живую природу. Под воздействием кислой, щелочной среды почв и воды целостность корпуса батарейки нарушается и содержащиеся в ней вредные элементы попадают в почву, подземные воды, и естественно, в организм человека и животных. Все это происходит из-за неправильной утилизации элементов питания.
Безопасная утилизация батареек
Для того, чтобы использованные батарейки не приносили вред окружающей среде, их необходимо сдавать в пункты приема. Как правило, они располагаются крупных городах, на улицах, в торговых центрах и супермаркетах. От вас требуется только сбросить батарейки в бокс, затем батарейки будут оправлены на завод по переработке в Челябинске, который сможет переработать для вторичного использования до 80% материалов.
Раздел 2. Исследовательская часть
2.1. Актуальность
Каждая семья периодически выбрасывает использованные батарейки. Например, в нашем подъезде на первом этаже всегда стоит большая бутыль, в которую мы кидаем использованные батарейки. С наших 45-ти квартир эта бутыль наполняется за два месяца. В одну бутыль помещается около 400 батареек. Получается, что в среднем одна семья выбрасывает по одной батарейке за два месяца. А каждая неправильно утилизированная батарейка приносит вред 20 м2 почвы и 400 литров воды. Это большие объёмы, поэтому я задумался, как я могу снизить потребление батареек. И попробовал самостоятельно сделать аналог.
2.2. Создание источников питания
Для начала возьмём простой карандаш и разделим его на две части с помощью пассатижей (можно себе помочь канцелярским ножом). Стараемся так, чтобы стержень не сильно разломался, а иначе батарейки будут слишком маленькие. Теперь вырезаем кусочки салфетки размером чуть меньше самого стержня. Вырезаем фольгу чуть меньше кусочков бумаги. Далее, наматываем это всё на наш стержень. Закрепляем эту конструкцию ниткой.
Делаем то же самое ещё с четырьмя стержнями, после чего все наши стержни соединяем проводком. Заливаем всю нашу конструкцию 9% (девяти-процентным) уксусом.
Теперь графитовый стержень стал анодом (+), а алюминиевая фольга катодом (-). Уксус является электролитом, переносящим электроды между полюсами через химическую реакцию. Берём маленький светодиод и подключаем его к батарейке.
Перейдём к сравнению: попробуем заменить уксус на солевой раствор, а также измерим напряжение тока на созданных и магазинной батарейке. Полученные значения приведены в приложении 1.
Результаты:
Напряжение тока на созданной в домашних условиях батарейке составило:
На уксусе – 1,893 В
На солевом растворе – 0,893 В.
В магазинной батарейке – 1,6 В
Заключение
В домашних условиях создан источник питания, который дает напряжение, сравнимое с магазинным. Составные части такой конструкции после использования легко разделить, в том числе для последующей переработки.
Однако мощность подобной самодельной батарейки мала, силы тока подобного источника электричества хватит только для питания маленького светодиода. Для эффективной работы необходимо во много раз увеличить число составных элементов. Кроме того, такая батарейка не удобна в использовании – конструкция ненадежна.
При использовании различных электролитов мы выяснили, что солевой раствор даёт намного меньшее напряжение тока, но всё же источник питания функционирует. Учитывая, что солевой раствор - более безопасный и экологичный электролит, целесообразно в дальнейшем исследовать, сколько батареек на солевом растворе эквивалентно магазинным или батарейкам на уксусе.
Список использованных источников:
«Энциклопедия школьника» под ред. В.Бологовой, О.Красновской, В.Смирнова, Е.Цыпилевой. Москва «Махаон», 2017 г.
«Вселенная и планета Земля», большая детская энциклопедия под ред. Ю.Федановой, Т.Скиба. Ростов-на-Дону «Владис» 2018 г.
Источник: https://bestlavka.ru/zachem-i-kak-pravilno-utilizirovat-batarejki/© bestlavka.ru
Приложение 1
Графическое изображение измеренных данных напряжения тока на источниках питания
Приложение 2
Фотографии процесса создания источников питания и измерения напряжения тока на них