XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Вечная батарейка

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Клех Г.А. 1Кривощёков Д.П. 1Хаков Е.А. 1Бессонов М.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития мистер Брейни

Филинова А.В. 1Хакова О.И. 2

---

1Школа интеллектуального развития мистер Брейни

2Школа интеллектуального развития «Мистер Брейни»

Работа в формате PDF

459.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность: Зависимость человечества от батареек, массовое их использование, неправильная утилизация ведет к экологической катастрофе.

Проблема: Неправильная утилизация. От одной маленькой батарейки загрязняется 20 метров² земли.

Цель: Создать инновационное решение, которое демонстрирует постоянную выработку энергии.

Задачи:

1. Изучить как батарейка воздействует на окружающую среду и человека

2. Изучить использование батареек в домашнем хозяйстве

3. Составить и провести опросы на тему «Использование батареек в домашнем хозяйстве»

4. Съездить на экскурсию в учебный центр «СУЭНКО»

5. Создать прототип нашего проекта

6. Встреться с экспертами для оценки прототипа

7. Создать «вечную» батарейку

8. Изучить возможные варианты применения нашего проекта

9. Составить и провести опрос на тему «Светящийся ошейник»

10. Создание фонарика

11. Глава1.Воздействие батареек на окружающую среду и человека

12. Вред батареек для окружающей среды

Ученые утверждают, один элемент питания загрязняет 20 квадратных метров земли. Такое воздействие на окружающую среду осуществляется посредством тяжелых металлов. Кроме почвы подобный гальванический элемент может испортить до 400 литров воды. Подобный ущерб природе гальванические цилиндры наносят ежемесячно.

Отравленная почва не позволяет растениям жить и обогащать нашу планету кислородам. Она становится бесплодной. Подобный урон земле приходится ликвидировать десятилетиями. Соли тяжелых металлов проникают в почву, дальше часть из них просачивается в грунтовые воды. Они несут всю химию прямо в рек.

В момент сжигания источники электроэнергии наносят еще один ущерб. Они выделяют ядовитые вещества, которые поступают в облака. Ну а дальше эти химикаты выпадают в виде осадков, и происходит загрязнение. Вред экологии наноситься колоссальный. Вся флора и фауна от подобного воздействия сильно страдает. В гальванических элементах имеется свинец. При разложении стаканчика аккумуляторного элемента он выделяется в воздух. И опять же ущерб получает все живое вокруг. [3]

1. 2. Вред батареек для человека

Отработавшие источники электричества, не только губят окружающую среду, но и людей. Вред для человека заключается в том, что свинец, содержащийся в аккумуляторном элементе, повреждает мочеполовую систему (почки). Так же страдают кости и нервная ткань. Иногда гибнут клетки крови эритроциты. Кадмий выводит из строя легкие и наносит некоторый ущерб почкам. Такой тяжелый металл как ртуть поражает буквально каждый орган. Она разрушает дыхательную систему, проникает и губит опять же почки и нервную систему. Так же под действием ртути нарушается пищеварение. Цинк с никелем ведут к мозговым нарушениям и разрушают поджелудочную железу. Кроме этого, их воздействие способно повредить кишечник. А от этого страдает весь наш организм. В гальваническом элементе содержится щелочь, которая вредна для здоровья человека. Она оказывает негативное воздействие на кожу и слизистые оболочки организма. Выброшенная в мусорное ведро батарея — это мина отложенного действия. Как только стаканчик начнет разлагаться, мир получит новую порцию яда. Цилиндрический источник электричества может нанести не поправимый вред здоровью и вызвать как онкологические заболевания, так и расстройство репродуктивной функции. Изначально трудно заметить какие-либо изменения. Но стечением времени мелкие источники питания могут дать о себе знать. Ведь они способны накапливаться в организме. Поэтому выброшенные в мусорное ведро источники энергии не к чему хорошему не приведет.

Глава 2. Использование батареек в домашнем хозяйстве

По предварительным подсчетам, в России в год потребляется 1 миллиард батареек. При этом современные перерабатывающие мощности для данного вида отходов созданы только в Челябинской и Ярославской областях. В повестке Минприроды России и федерального оператора - создание комплексной системы управления опасными отходами в стране. Как заявил глава Минприроды, реформа системы ТКО в стране идёт, отрасль управления опасными отходами после определения федерального оператора (распоряжением правительства РФ на прошлой неделе таким правом наделена компания ФГУП "РосРАО") также начинает выстраиваться. Важно, чтобы все наши преобразования проводились эволюционно, поэтапно и максимально с учетом экспертного мнения. Для того чтобы решить вопрос со сбором и переработкой батареек, мы также должны создать работающую систему с заинтересованными участниками".

В настоящее время Минприроды России разработан проект приказа, который содержит требования к организации накопления и сбора по шести группам однородных отходов I - II классов опасности, в том числе образующихся у граждан. Документ по итогам общественных обсуждений дорабатывается по поступившим предложениям и замечаниям. В 6 групп, помимо батареек, входят также отходы аккумуляторов и аккумуляторных батарей транспортных средств, отходы шин, покрышек, камер автомобильных, оборудование компьютерное, электронное, оптическое, утратившее потребительские свойства и пр. Все эти отходы включены в перечень видов отходов, в состав которых входят полезные компоненты, захоронение которых запрещается, и в перечень товаров и упаковки, подлежащих утилизации после утраты ими потребительских свойств.

К требованиям по батарейкам относятся: раздельное от ТКО накопление, особые параметры к местам и ёмкостям для накопления, транспортирование, утилизация, обезвреживание и прочие условия. Хранение отходов батарей и аккумуляторов осуществляется операторами [1]

Глава 3. Экскурсия в учебный центр «СУЭНКО»

Мы побывали на экскурсии по заводу СУЭНКО. (Рисунок 3.1 Приложения). Сибирско-Уральская энергетическая компания (СУЭНКО) – межрегиональная сетевая компания, обеспечивающая электроэнергией потребителей Тюменской и Курганской областей. Территория присутствия:
- Тюмень, Тобольск, Ишим, Заводоуковск, Ялуторовск, Уват и ближайшие к ним муниципальные районы, - 24 района Зауралья, включая города Курган и Шадринск. Общая протяженность электрических сетей на обслуживании предприятия – более тридцати шести тысяч километров.
СУЭНКО является крупнейшим инвестором в сфере электроэнергетики юга Тюменской области и всего Зауралья. Входит в группу компаний ООО «Корпорация СТС» [2]. СУЭНКО является крупнейшим инвестором в сфере электроэнергетики юга Тюменской области и всего Зауралья.

Энергокомпания была создана в 2002 году. Общая протяженность электрических сетей СУЭНКО составляет более 36 тысяч километров, на балансе находится более 11 тысяч объектов электросетевого хозяйства (подстанций и распределительных пунктов). В сфере тепло-водоснабжения и водоотведения компания обслуживает 790 км тепловых сетей, 370 км сетей водопровода, 1 водозабор, 230 км сетей канализации и 7 комплексов очистных сооружений канализации. И узнали, как транспортируется электроэнергия. Что сильно помогло в разработке нашего проекта.  Транспортировка электроэнергии — это процесс передачи электрической энергии от электрических станций до потребителей. Потребление энергии увеличивается с каждым годом. Вместе с тем места расположения электростанций могут быть выбраны от следующих обстоятельств: рост потребления и производства электроэнергии и отсутствие свободы в выборе места расположения электростанции – делают транспорт энергии одним из важнейших вопросов современного развития энергетики.

Компания СУЭНКО борется за экологию. «Социально-экологические акции для нас не просто дань моде. Мы каждый год высаживаем деревья, вывозим килограммы мусора, пропагандируем сбережение энергоресурсов. Сегодня изменилась наша позиция — мы будет открыто говорить о проблемах экологии и призывать наших потребителей позаботиться о будущем планеты», — комментирует инициативу директор ПАО «СУЭНКО» Данил Анучин (Рисунок 3.2 Приложения).

Глава 4. Практическая часть

4. 1. Создание прототипа установки

Для начала нам нужна была труба, которая должна была быть больше по диаметру больше, чем наш магнит. Для этого мы взяли полный картонный предмет цилиндрической формы. Так как он был мягким, мы обмотали его фольгой и малярным скотчем. (Рисунок 4.1.1, Приложения)

Для самой катушки мы взяли медную проволоку диаметром 0.3 мм и обмотали её вокруг трубы 10 количество раз. В итоге у нас получилась катушка, которая не крепко держалась, нам пришлось склеить её. (Рисунок 4.1.2, Приложения)

К сожалению, наша первая катушка была слишком маленькой и не могла выдавать достаточную силу тока. Поэтому пришлось разрабатывать новую. В новой катушке должно было быть достаточное количество витков для того, чтобы запитать хотя бы один светодиод. Для этого мы сделали катушку, в которой было в районе 50 витков.

4. 2. Этапы создания прототипа «Вечной батарейки»

В первую очередь нам необходимо было найти материалы для разработки нашего прототипа (Рисунок 4.2.1, Приложение), (Рисунок 4.2.1, Приложения) Мы решили взять пластиковое яйцо для того, чтобы показать, что такую установку может разработать почти каждый. Также для работы этой установки мы поместили внутрь яйца магот.

Дальше мы прикрепили к яйцу ограничители для того, чтобы катушка не снималась. Далее, используя шуруповёрт, мы небрежно намотали катушку. Прикрепив к концам катушки светодиод, мы начали её трясти, но светодиод не горел, так как ток был переменным. Тогда хорошо подумав, мы поняли, что между диодом и катушкой можно поставить диодный мост, чтобы попадающий ток в светодиод был постоянным. Но для того, чтобы светодиод продолжал гореть после тряски, нам пришлось поставить конденсатор на 3300 микрофарад, который собирал излишки тока при таких колебательных движениях. (Рисунок 4.2.3, Приложения).

После этого мы создали саму установку. Готовая батарейка разрабатывалась по тому же принципу. Но из-за границ по размеру самой батарейки, мы не смогли использовать туже катушку и конденсатор. С конденсатором было проще, чем с катушкой, мы просто купили конденсатор меньшего размера и объёма, к сожалению, на 330 микрофарад, что в 10 раз меньше. А вот с катушкой были большие проблемы, мы никак не могли найти катушку с маленьким диаметром. Рассматривая катушки, в магазине электроники на наш взгляд попался трансформатор, разобрав который мы смогли получить нужную нам катушку. А дальше мы собрали готовую батарейку по тому же принципу что и собран прототип.

Из-за того, что ток, который вырабатывается при таком механизме, является переменным, а нам такой не нужен. Для этого мы сделали выпрямитель.

4. 3. Стоимость и варианты использования «Вечной батарейки»

Стоимость и комплектующие проекта:

• 2 магнита по 35р

• Проволока 130р

• Конденсатор 22р

• Диодный мостик 16р

• Корпус шприца 10р

В общем, выходит 248 рублей, что в принципе окупает одну пачку батареек на 8 штук.

Данное решение можно использовать во всех вещах, которые производят достаточные колебания.

Варианты использования:

• В пульте от телевизора

• В ошейниках для собак

• В пультах (ключах) от машины

4. 4. Создание батарейки типа «ААА» на основе прототипа

После этого мы создали саму установку. Готовая батарейка разрабатывалась по тому же принципу. Но из-за границ по размеру самой батарейки, мы не смогли использовать туже катушку и конденсатор. С конденсатором было проще, чем с катушкой, мы просто купили конденсатор меньшего размера и объёма, к сожалению, на 330 микрофарад, что в 10 раз меньше. А вот с катушкой были большие проблемы, мы никак не могли найти катушку с маленьким диаметром. Рассматривая катушки, в магазине электроники на наш взгляд попался трансформатор, разобрав который мы смогли получить нужную нам катушку. А дальше мы собрали готовую батарейку по тому же принципу что и собран прототип.

Глава 5. Встреча с экспертами

Мы поделились нашей идеей с экспертами. Первый эксперт - Вихлянский Игорь Товьевич, директор ООО «Смарт Системз Тюменской области», сфера деятельности: системы Умный дом, энергосбережение, светодиодное освещение от квартиры до города. Второй эксперт - Пауков Алексей Николаевич, кандидат химических наук, доцент кафедры переработки нефти и газа, эксперт РКЦ. И они в свою очередь подсказали нам, что для того, чтобы увеличить вырабатываемую энергию можно увеличить магнит, число витков проволоки или амплитуду хождения магнита.

Заключение

В рамках проекта мы провели исследования и выяснили, что:

Мы узнали о воздействии батареек на окружающую среду и их воздействие на человека. Как оказалось если выбросить в мусорное ведро источник энергии, то это может привести в экологической проблеме. Природа начнёт загрязняться, воздух будет полон вредоносными веществами.

Мы провели опрос, на основе которого узнали, что большая часть людей использует батарейки. Батарейки нужны для работы многих электроприборов.

Также, побывав на экскурсии в учебном центре СУЭНКО, мы узнали о том, как транспортируется электроэнергия.

Исходя от всех идей, мы создали прототип установки. Наше решение можно использовать во всех вещах, которые производят достаточные колебания.

На основе нашего прототипа мы изготовили батарейку типа ААА. Благодаря этому, нашу вечную батарейку можно использовать так же, как и обычные батарейки, только есть одно отличие. Все обычные батарейки рано или поздно выходят из строя, а наша батарейка будет работать вечно.

Наша установка позволит сократить количество используемых батареек. Одна вечная батарейка позволит заменить тысячу обычных. Что несёт положительное экологическое воздействие

Список литературы и интернет-источники

1. https://www.interfax.ru/russia/684627

2. http://www.sts-corporation.

3. https://batareykaa.ru/vred-batareek-dlya-okruzhayushhej-sredy-i-cheloveka/

4. Приложение