Почему батареи ставят внизу: почему батареи центрального отопления ставят обычно под окнами?

Почему батареи ставят под окнами и как правильно установить радиатор отопления под окном

Качество обогрева напрямую зависит от расположения отопительных приборов.

Казалось бы, ну какие здесь могут быть проблемы: строители все давно за нас решили. В том-то и беда, что не все строители «вешают» радиаторы верно. А жить с этими батареями — вам.

Мебельная студия Автор

Пример в доказательство моего тезиса — этот радиатор у входа в квартиру. Отопительный прибор появился здесь явно не в результате работы профессионалов. И дизайнеру проекта пришлось его маскировать от безысходности — перенос вряд ли был возможен.

Думаете, единичный случай? — О, как вы ошибаетесь!

Екатерина Нестеренко

На фото: случай, когда застройщик явно перепутал стены. Фото с сайта butovopark.com

Konstantinova Tatiana

Почему батареи ставят под окнами
А не рядом с ними, не на расстоянии метра, не в дальней части комнаты? Для ответа достаточно открыть школьный учебник физики.

Плоскость окна гораздо холоднее внутренней поверхности наружной стены здания. Например, у современных зданий сопротивление теплопередаче наружных стен, как правило, составляет 3,0…3,5 кв.м град/Вт, а у окон — всего 0,6…0,7 кв.м град/Вт. То есть окна в несколько раз холоднее стен.

В физике есть такое понятие, как конвекция — движения воздуха с разной температурой. Теплый воздух легче холодного: он поднимается вверх. А тяжелый холодный воздух соответственно опускается вниз.

m. kunyakina

Как должно быть: Зимой при контакте с прохладным стеклом комнатный воздух охлаждается и «стекает» вниз, к подоконнику.

Упираясь в подоконник, холодный воздух может повернуть в сторону комнаты (иногда это видно по колыханию легких занавесок). И может спуститься на пол возле окна. Само по себе это не страшно. Но если в этой зоне стоит рабочий стол, кровать или играют дети — холодный воздух становится проблемой. Находиться здесь будет не только неприятно, но и опасно.

Вот поэтому радиаторы и ставят под окнами. Вот потому максимально «укорачивают» подоконники (как на фото). Холодный воздух от окна опускается к батарее, нагревается и стремится подняться вверх, блокируя прохладные потоки. Сидеть недалеко от такого окна вполне комфортно.

Борис Бутцев

На этом рисунке показаны направления воздушных потоков около окна зимой. Видно, что они отличаются при разной глубине установки окон. Автор этой и следующих схем — кандидат технических наук А.Д. Кривошеин, институт СибАДИ (г. Омск)

Борис Бутцев

Здесь показано распределение температур зимой на обычном пластиковом окне с двухкамерным стеклопакетом. Видно, насколько поверхность окна холоднее воздуха в помещении

AB Architects

А зачем окну теплый воздух от радиатора?
Чтобы не было запотевания и плесени на откосах. Восходящий поток теплого воздуха подогревает стеклопакет, снижая риск появления конденсата. И за счет такой циркуляции в квартире создается комфортный микроклимат, улучшает эффективность отопительной системы.

ОБ ЭТОМ…
Конденсат и грибок: Почему потеют окна и как это исправить

Борис Бутцев

На схеме — распределение температур зимой у окна с работающим приточным клапаном. Видно, что зона низких температур находится только у корпуса клапана — достаточно высоко от пола. Виден «язык» тёплого воздуха, выходящего от прибора отопления. Подоконник совсем немного перекрывает прибор отопления

Вывод: При перепланировке во время ремонта не стоит переносить приборы отопления из-под окна на боковую стену. Отапливать помещение в целом они продолжат, но около окна вы получите «холодную зону».

Corkstyle

Пример на фото: ситуация, в которой чаще всего переносят радиаторы от окна на стену — присоединение лоджии. Пример, когда подоконный блок демонтировать запретили (и радиатор остался на старом месте)

Nataly Komova

Проблема 1: радиатор невозможно повесить под окном
На фото выше — пример присоединенной к комнате лоджии, когда все «по закону»: перепланировку согласуют, только если радиатор останется за пределами лоджии.

Но ведь мы только что объяснили, почему окну нужен поток теплого воздуха. Ведь за столом у такого окна будет холодно сидеть. Что делать?

Решение: Выход в такой ситуации — вешать или ставить под окно электроконвектор. Запрещено обогревать лоджию приборами центрального отопления. А использовать электрообогреватели — никто не запретит. Как и в случае с обычной батареей, лучшее место для него (или масляного обогревателя, или любого другого типа электрообогревателей) — под окном.

Алеся Семилетова

На фото — вариант присоединения лоджии с размещением радиаторов по стенам от прежнего оконного блока. Для того чтобы сидеть в кресле у окна было комфортно, необходим электроконвектор — в зоне «бывшей» лоджии

Uliana Grishina | Photography

Проблема 2: радиатор рядом с дверью на лоджию
По сути это разновидность предыдущей проблемы. При присоединении лоджий цель хозяев не всегда увеличить площадь помещения. Иной раз речь всего лишь о замене блока с окном на французские двери в пол. Остекление на прежнем месте, но для радиатора места не нашлось.

В этой ситуации показаны только внутрипольные конвекторы.

Екатерина Нестеренко

Фото с сайта couo.ru

Внутрипольный конвектор (на фото выше) устанавливается непосредственно под окном и работает как обычная (только невидимая) батарея. Такой конвектор может использоваться в качестве основной системы отопления даже в помещении с французскими окнами, но выбирать нужно модель с принудительной конвекцией — вентилятором.

ОБ ЭТОМ…
Хороший вопрос: Как выбрать внутрипольный конвектор для квартиры

Надя Кармин

Кстати: Как поставить батарею у французского окна? Вообще-то, точно так же, как и у обычного. Причем когда стоят панорамные окна, отопление должно быть интенсивнее — из-за высоких теплопотерь. И лучше всего создать у окна тепловую завесу — она будет препятствовать теплообмену между холодным воздухом, идущим от окна, и теплым внутри квартиры.

soak.com

Проблема 3: размеры радиатора и его положение
Случается, что радиатор, установленный под окном, слишком короткий. Он не обеспечивает необходимый нагрев помещения, да и конденсат на окне в таком случае не редкость. Что делать?

Как правильно установить батарею отопления под окном
В идеале прибор отопления должен быть равен ширине окна или же занимать бОльшую часть оконного проема. Это поможет избежать гуляния сквозняков, а заодно предотвратит отсыревание откосов.

Важно: Если по каким-то причинам под вашим окном установлена слишком короткая батарея, не торопитесь менять ее на другую. Радиатор увеличенной длины (и теплоотдачи) может нарушить систему отопления, продуманную застройщиком. Получится, что вы «воруете» тепло у соседей. Лучше закажите проект отопления у проектировщиков дома. Они лучше знают возможности установленной системы и помогут найти решение без ущерба для других жильцов.

Дизайн-студия «Gradiz»

Если же батарея, на ваш взгляд, слишком длинная, выходов два. Первый и самый простой — установить на радиатор терморегулятор. Он поможет поддерживать в комнате комфортную температуру и при этом обойтись без конвекционных сквозняков.

Второй — более технологичный — подключить систему «Умный дом» или ее элементы: автоматика будет сама отслеживать температуру в помещении и регулировать при необходимости. На фото выше: выключатели со встроенным температурным датчиком, отслеживающим нагрев помещения.

Uglova Design

Проблема 4: экран на радиатор «для красоты»
Правильный экран не просто «уродливую батарею загораживает» — он всегда работает (в паре с подоконником) на то, чтобы прогретый воздух беспрепятственно поднимался вверх и обдувал стекло. Как следствие, на стекле не будет конденсата и обмерзания, а на откосах — плесени.

Проверьте, все ли верно с вашим экраном на радиатор.

• Холодный воздух поступает к радиатору через щель у пола (см. фото).
• Экран не слишком плотный, то есть прикрывая, он не блокирует радиатор полностью.
• Теплый воздух поднимается вверх через отверстия в подоконнике (пример ниже).

Екатерина Нестеренко

Хорошее решение: есть возможность поступления воздуха к прибору отопления снизу и выхода нагретого воздуха вверху. Фото с сайта indizajn.ru

Екатерина Нестеренко

Неудачное решение: прибор отопления блокирован, нет щели внизу (у пола) и каналов выхода тёплого воздуха вверх. Фото с сайта viewout.ru

Yuri Grishko

Анастасия Бархатова

Закрыть батарею под окном декоративным экраном, конечно, можно. Главное — чтобы экран не мешал воздуху попадать к нагретым поверхностям и уходить вверх. То есть декоративная планка должна быть с перфорацией — не только сверху, но и по всей ее поверхности.

Наталия Спивак и Надежда Борцова

По фото не всегда понятно, только ли в нижней части экрана сделали отверстия. Или корректно учли технологические выходы в подоконнике. При условии, что столешница-подоконник имеет отверстия для «обдува» окна — это правильный экран для батареи

Проблема 5: подоконник блокирует радиатор
От подоконника лучше избавиться совсем. Но вряд ли с этим согласятся любители цветов или посиделок на окне (многие специально устраивают здесь лежанку, чтобы читать или любоваться видами).

Alexey Trofimov Photography

Запомните формулу идеального подоконника: он должен перекрывать прибор отопления не больше, чем на 1/3…1/2 ширины прибора отопления. Только тогда тёплый воздух сможет свободно выходить из-под подоконника вверх.

В очень широких подоконниках (такие бывают в домах с толстыми кирпичными стенами) необходимо делать специальные вентиляционные отверстия, чтобы теплый воздух от радиатора мог подниматься прямо к оконному блоку.

bearmade.ru

На фото: такой подиум или скамья под окном — интересное решение. Обратите внимание: по всему периметру широкого подоконника сделаны вентиляционные отверстия — на окне не будет скапливаться конденсат, а сидящий рядом человек не будет страдать от сквозняков

INT2architecture

На фото: здесь формально к радиатору достаточно доступа со всех сторон, и даже «крышка» металлического комода — сетчатая. Я бы вот только убрал с нее цветочницу. Или сдвинул ближе к краю, оставив между ней и окном зазор для теплого воздуха

Проблема 6: мойка / мебель под окном
Или любая другая корпусная мебель с фасадами — вроде встроенного комода, секции кухни или тумбы для раковины.

Дина Александрова

Под каждым окном должен быть собственный радиатор. Но так бывает далеко не во всех домах — один застройщик знает почему.

Владелец квартиры решает использовать пространство под окном и устанавливает мебель, ограничивая доступ теплого воздуха от прибора отопления к окну. И сразу возрастает риск появления конденсата на окне и плесени на откосах.

Что делать: В ситуациях, когда прибор отопления предусмотрен не был, а мебель в комнате иначе чем под окно не поставить — подумайте про утепление откосов. Если не можете организовать «обдув» теплым воздухом, хотя бы исключите промерзание.

Олеся Олейникова

Проблема 7: плотные шторы
Шторы не должны мешать движению теплого воздуха от прибора отопления к окну. Когда они свисают по сторонам от окна и не перекрывают радиатор — проблем нет.

Но вспомните фото из начала статьи: первое, что хочется сделать с теми радиаторами на стене — закрыть их плотной шторой. Вот этого точно делать не стоит.

Dasha Kaluja

Длинная плотная штора, закрывающая окно, существенно уменьшит теплоотдачу от радиатора — в комнате станет заметно прохладнее. А значительная часть нагретого батареей воздуха будет расходоваться на обогрев улицы.

Что делать: Вешать римские или рулонные шторы. Они не должны быть длинной до пола и не должны касаться края подоконника. В противном случае шторы будут блокировать подсос воздуха с уровня пола к прибору отопления и подачу теплого воздуха к окну.

Грета Вульф — Greta Wolf

Проблема 8: ванна под окном — как быть с радиатором
Ванная комната — то место, где сквозняки особенно опасны, а влажность — гораздо выше, чем в жилом помещении. Поэтому отопление в ванной с окном должно решать две задачи: препятствовать появлению конденсата на окне и устранению конвекционных сквозняков. Со всем этим способны справиться и обычная батарея, и внутрипольный конвектор. Установить его можно в нишу под батарею под окном, а для выхода горячего воздуха проделать в подоконнике вентиляционные отверстия.

ВАША ОЧЕРЕДЬ…
Если у вас остались вопросы о том, как правильно повесить радиатор или где расположить батарею под окном — задавайте их в комментариях

Спонсируемые

Düsseldorf | Neu- und Umbauten aus Architektenhand

Почему батареи ставят под окном: правильная установка радиатора отопления

В нашей стране установка радиатора отопления под окном считается традиционным и единственно правильным решением, в отличие от некоторых южных европейских стран, где радиаторы могут поместить рядом с входной дверью. Мы привыкли к такому местоположению батарей отопления, но редко кто задумывается, почему все устроено именно так.

Содержание

• Почему батареи ставят у нас под окна и никак иначе
• Как правильно расположить батарею

Почему батареи ставят у нас под окна и никак иначе

Из учебника по физике мы помним, что теплый воздух легче холодного, поэтому он всегда стремится занять верхнее положение. Эти особенности движения потоков воздуха может объяснить даже школьник. Также нужно учесть, что температура оконного стекла всегда ниже температуры стены.

Получается, что зимой, когда включается центральное отопление, происходит следующий процесс движения воздушных масс в квартире:

• около окна воздух охлаждается и стремится сверху переместиться в нижнюю часть комнаты;
• далее холодный воздух распространяется по полу во всем доме, вытесняя теплый воздух, который аккумулируется вверху под потолком;
• в результате в комнате создается неприятная атмосфера, когда в зоне нахождения людей становится холодно.

Чтобы избежать такого развития ситуации, нужно поставить отопительный радиатор под окном. В этом случае теплый поток воздуха, поднимаясь от нагревателя, будет смешиваться с холодным потоком воздуха от окна. Такое перемешивание позволяет сохранять комфортную температуру воздуха в нижней части жилища, отсекая холодные потоки, спускающиеся от оконного проема.

Теперь понятно, почему радиаторы ставят под окном, а не перемещают их в другие места.

Кроме того, нужно понимать, что радиатор под окном по функции еще и позволяет предотвращать запотевание и замораживание окна. Вспомните, как в частном деревенском доме, в котором основным источником тепла является печь, часто на окнах скапливается изморозь, стекло покрывается узором из инея и не дает проходить солнечному свету в жилище.

В целом, правильное расположение элементов отопления квартиры зависит от климата и материалов, из которых построен дом. В южных районах, где редко бывают морозы ниже 20 градусов и относительно сухой воздух, при остеклении помещения качественными стеклопакетами, батареи можно расположить в любом месте, при этом окна останутся чистыми без наледи, а в квартире будет комфортная температура.

Как правильно расположить батарею

В большинстве районов нашей страны батареи отопления нужно обязательно ставить по стандартной схеме под окном, при этом необходимо придерживаться определенных правил, чтобы получать максимальный эффект от расположения отопительного прибора.

Итак, как правильно повесить батарею отопления под окном? Существует несколько вариантов монтажа батарей с учетом особенностей планировки дома:

• Установка в нише. В домах, построенных по старым проектам середины 20 века, предусмотрены специальные ниши под окнами, в которые можно установить радиатор. Такой вариант использовался, чтобы вешать массивные чугунные изделия, и для современных обогревателей он не совсем подходит, но если других способов монтажа не существует, то используют готовую нишу. При этом нужно учесть следующие нормы: от боковых стенок и задней стенки ниши необходимо оставить зазор не менее 50 мм; зазор от пола до нижней части радиатора и от верхней части радиатора до подоконника должен составлять не менее 100 мм. Зашивку ниши лучше всего осуществлять панелью с диагональными планками.

• Стандартное размещение под окном. В современных домах ниши под батареи отопления уже не устраивают, поэтому установка производится на обычную стену под окном. В этом случае важно фиксировать радиатор точно по центру установленного окна – таким образом, теплый воздух будет эффективней отсекать холодные потоки, идущие от окна в зимний период. Минимальное расстояние установки отопительного прибора от пола – 50-100 мм. Если батарею поднять выше возникнут потери тепла, если опустить ниже будет затруднен процесс уборки квартиры. От основания необходимо отступать не менее 50 мм, чтобы радиатор выполнял свою функцию, а не прогревал только стену.

• Размещение батарей в доме с панорамными окнами. Окна, занимающие всю стену до пола, также необходимо отсекать тепловым экраном от остального помещения. В этом случае батареи устанавливают непосредственно перед окнами, при этом нужно рассчитывать потребность в количестве радиаторов исходя из нормы – 1 радиатор не 2 погонных метра остекления.

• Угловое размещение радиатора. В частных домах часто не достаточно установки отопления только под окнами. Особенно сильные теплопотери возникают в углах рубленых домов. Для устранения этой проблемы рекомендуется устанавливать небольшие радиаторы на 3-4 секции в месте схождения двух наружных стен.

При установке радиаторов нужно учитывать общие нормы для всех типов помещений:

• радиаторы устанавливают в местах свободных от мебели, чтобы не затруднять циркуляцию теплого воздуха;
• при монтаже нельзя допускать отклонений по вертикали – радиатор должен быть закреплен строго под углом 90 градусов к полу;
• отопительными приборами оснащают только наружные стены;
• для усиления теплоотдачи рекомендуется устанавливать отражающий экран за радиатором на стене;
• при подборе конкретной модели радиатора нужно учитывать габариты места крепления и нормативы по зазорам;
• чем больше число отсекателей на приборе, тем он эффективней.

Почему радиаторы парового отопления располагают внизу под окнами. Почему батареи ставят под окнами

Содержание

1. Почему радиаторы парового отопления располагают внизу под окнами. Почему батареи ставят под окнами
2. Почему батареи отопления ставят обычно под окнами. Причины размещения отопительных батарей под окнами
3. Почему радиаторы парового отопления устанавливают обычно под окном?
   • Причины размещения отопительных батарей под окнами

Почему радиаторы парового отопления располагают внизу под окнами. Почему батареи ставят под окнами

Многие наши сограждане задаются вопросом: «Почему же батареи все-таки ставят непосредственно под окнами?». Казалось бы, пространство возле окна является наименее защищенным от проникновения холода с улицы, так почему бы не разместить радиаторы отопления подальше от таких мест?

Ближе к зиме, когда грядут первые морозы, начинается отопительный сезон. И, действительно, батареи, размещенные под окнами, более эффективно согревают пространство, чем радиаторы, установленные в иных местах. Дело в том, что окно – это место наибольших теплопотерь во всем пространстве дома или квартиры, и оно является самым слабым местом в части теплозащиты. Подойдите к окну и приложите ладонь к стеклу. Вы почувствуете, что стекло холодное, возможно, даже ощутите легкие веяния холодного воздуха. Даже если в оконные проемы вашего дома вмонтированы наиболее современные, качественные и надежные стеклопакеты, и соблюдены все необходимые технологии их установки, они все равно пропускают больше холодного воздуха, чем, например, стены или двери. Все батареи греют пространство по одному принципу, используя способность воздуха к циркуляции. Обратимся к законам физики. Всем известно, что холодный воздух тяжелее теплого и поэтому опускается вниз. То же происходит и с воздухом из окна. Уличный морозный воздух, поступая в помещение сквозь трещины и микропоры, опускается вниз к полу. Но благодаря батареям, прикрепленным под окном, холодный воздух успевает нагреться и поднимается к потолку, уступая место следующей «порции» мороза. Таким образом, холод не успевает распространиться по всей площади помещения, а, наоборот, согреваясь, обеспечивает жилище теплом. Что же происходит с холодным воздухом, если батареи находятся в удалении от окна? Из-за разницы температур, холодный воздух циркулирует от окна вглубь помещения, и только достигнув батареи, начинает нагреваться и «путешествовать» к потолку по уже намеченной схеме. Поэтому, если батарея располагается далеко от окна, процесс отопления комнаты значительно замедляется.

Почему батареи отопления ставят обычно под окнами. Причины размещения отопительных батарей под окнами

Окна являются наиболее уязвимыми местами в квартире, т. к. именно через них теряется большая часть тепла. Вне зависимости от материала, из которого изготовлены окна, вы будете чувствовать холодный воздух, исходящий от них, даже летом, чего уж говорить о зимнем периоде. Стекло всегда будет холодным даже в самых качественных стеклопакетах. К слову, если вы интересуетесь данным вопросом еще на этапе планировки отопительной сети и не приобрели радиаторы, то советуем заглянуть в магазин Magazik. in.ua, где всегда можно найти огромный ассортимент моделей по доступным ценам. Для этого нужно лишь перейти по ссылке http://magazik.in.ua/catalog/radiatory/ . Но вернемся к нашей проблеме.

Кроме окна, источником теплопотерь может являться:

• пол;
• дверь;
• стыки между потолочными перекрытиями;
• вентиляционная система.

Но безоговорочным «лидером» в этом плане считается все же оконный проем. Стоит отметить, что некоторые люди во всем винят неправильную установку либо отсутствие утепляющего материала, но в действительности даже те окна, которые были установлены в соответствии со всеми требованиями, вытягивают наибольшее количество тепловой энергии.

Обратите внимание! Радиаторы обогревают дома за счет физических законов – таких, как циркуляция воздуха. Холодный воздух опускается вниз, т. к. имеет больший вес, чем горячий, в то время как последний, соответственно, поднимается вверх.

Итак, почему батареи ставят под окнами? Потому что холодный воздух при попадании с улицы в помещение опускается вниз, а там сразу прогревается отопительными батареями. Нагревшись, он поднимается, благодаря чему и обеспечивается та самая воздушная циркуляция. Иными словами, холодный воздух, исходящий из окон, также используется для обеспечения большей эффективности отопительной сети. А ознакомиться с особенностями монтажа радиаторов ы можете при просмотре приведенного ниже ролика.

Почему радиаторы парового отопления устанавливают обычно под окном?

Все мы видели, что отопительные радиаторы в жилых помещениях размещаются преимущественно под окнами. И многие интересуются: почему же батареи нужно ставить под окнами? Чем вообще обуславливается подобная компоновка системы отопления? Оказывается, это неспроста – радиаторы, находящиеся под оконными проемами, на самом деле работают эффективнее и могут обогреть значительно большую площадь.

Причины размещения отопительных батарей под окнами

Окна являются наиболее уязвимыми местами в квартире, т. к. именно через них теряется большая часть тепла. Вне зависимости от материала, из которого изготовлены окна, вы будете чувствовать холодный воздух, исходящий от них, даже летом, чего уж говорить о зимнем периоде. Стекло всегда будет холодным даже в самых качественных стеклопакетах. К слову, если вы интересуетесь данным вопросом еще на этапе планировки отопительной сети и не приобрели радиаторы, то советуем заглянуть в магазин Magazik.in.ua, где всегда можно найти огромный ассортимент моделей по доступным ценам. Для этого нужно лишь перейти по ссылке Но вернемся к нашей проблеме.

Кроме окна, источником теплопотерь может являться:

• пол;
• дверь;
• стыки между потолочными перекрытиями;
• вентиляционная система.

Но безоговорочным «лидером» в этом плане считается все же оконный проем. Стоит отметить, что некоторые люди во всем винят неправильную установку либо отсутствие утепляющего материала, но в действительности даже те окна, которые были установлены в соответствии со всеми требованиями, вытягивают наибольшее количество тепловой энергии.

Обратите внимание! Радиаторы обогревают дома за счет физических законов – таких, как циркуляция воздуха. Холодный воздух опускается вниз, т. к. имеет больший вес, чем горячий, в то время как последний, соответственно, поднимается вверх.

Итак, почему батареи ставят под окнами? Потому что холодный воздух при попадании с улицы в помещение опускается вниз, а там сразу прогревается отопительными батареями. Нагревшись, он поднимается, благодаря чему и обеспечивается та самая воздушная циркуляция. Иными словами, холодный воздух, исходящий из окон, также используется для обеспечения большей эффективности отопительной сети. А ознакомиться с особенностями монтажа радиаторов ы можете при просмотре приведенного ниже ролика.

В каком направлении движутся электроны в батарее. | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22.10.2007

Вопрос:

Перетекают ли электроны от положительного конца батареи к отрицательному (через простую последовательную цепь) или от отрицательного конца к положительному?
— Майк
Pocatello, Id

A:

Электроны заряжены отрицательно, поэтому притягиваются к положительному концу батареи и отталкиваются от отрицательного конца. Поэтому, когда батарея подключена к чему-то, что позволяет электронам течь через нее, они текут от минуса к плюсу.

Вы можете задаться вопросом, почему электроны просто не текут обратно через аккумулятор, пока заряд не изменится настолько, что напряжение станет равным нулю. Причина в том, что электрон не может перемещаться с одной стороны на другую внутри батареи без химической реакции. Другими словами, внутри батареи простые электроны не могут перемещаться, потому что требуется слишком много энергии, чтобы перевести простой электрон в раствор. Электроны могут перемещаться внутри батареи только через заряженные химические вещества, ионы, которые могут растворяться на электродах. Химическая реакция толкает электроны внутри к отрицательному концу, потому что электроды на двух концах сделаны из разных материалов, которые имеют разную химическую стабильность. Таким образом, электроны текут ВОКРУГ цепи, к отрицательному концу внутри батареи, подталкиваемые химической реакцией, и к положительному концу во внешней цепи, подталкиваемые электрическим напряжением.

Электрический ток может протекать и в аккумуляторе по-другому, если аккумулятор подключен к чему-то с большей разницей напряжений (например, к зарядному устройству).

Том (и Майк)

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №1: Химия батареи

Вопрос:

схема?
— shahzad
pakistan

A:

хороший вопрос — мы изменили ответ выше, чтобы попытаться включить в него хотя бы часть ответа.

Mike W

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение № 2: как ведут себя электроны?

Вопрос:

Здравствуйте. У меня было бы 3 вопроса: 1. Электроны, генерируемые в одном типе электролита (А), толкают электроны в проводнике (как в автомобилях бампер к бамперу), когда цепь замкнута, и, таким образом, начинают перемещаться от одного электрода к другому. Теперь, когда они попадают из этого электролита А через проводник, достигая электрода назначения, ПОПАДАЮТ ЛИ ЭТИ ЭЛЕКТРОНЫ В ЭЛЕКТРОЛИТ, СОЕДИНЯЯСЬ С ИОНАМИ, ИЛИ ОНИ ПРОСТО ОСТАЮТСЯ НА САМОМ ЭЛЕКТРОДЕ? что касается электролитов, я имею в виду http://en. wikipedia.org/wiki/Galvanic_cell 2. Электроны обладают энергией — они вращаются. Это своего рода сумасшедшие прыжки вокруг места внутри атома — почти кажется, что они каждый раз во многих местах. Вопрос: где, черт возьми, они берут эту энергию для этого (Большого взрыва?)? Теряют ли они эту энергию со временем? — Они устают? 3. Существуют ли разные типы электронов — в зависимости от их содержания?

— Мартин

А:

Это сложный, разнообразный набор вопросов.

1. Электроны в упомянутом вами конкретном гальваническом элементе соединяются с ионами Cu ⁺⁺ из раствора, образуя простые атомы Cu, которые сидят на медном электроде.

2. Электроны, как и все мелкие вещи, действительно представляют собой расплывчатые волны, не расположенные в одном конкретном месте. Представление о том, что они всегда прыгают, как если бы они были сначала где-то, а потом где-то еще, неверно для электронов, которые устроились в волновых структурах в атомах. Однако (и это должно показаться странным, прежде чем вы немного изучите квантовую механику) даже в этих стабильных структурах электроны обладают некоторой кинетической энергией. Что еще более важно, будь то классический или квантовый, энергия сохраняется. Он не исчезает. Его крупномасштабные организованные формы постепенно перетекают в формы меньшего масштаба, допуская большое разнообразие возможных состояний. (Это следствие второго закона термодинамики.) Как бы то ни было, вся эта энергия существует со времен Большого взрыва, как вы предполагали.

Спин электрона — это нечто иное, часть того, что делает что-то электроном, и он остается неизменным, пока электрон не аннигилирует.

3. Нет, электроны на самом деле все одинаковые. Это не просто философское утверждение. Электроны — это разновидность частиц, называемых фермионами, для которых никакие две идентичные частицы не могут иметь абсолютно одинаковое квантовое состояние. Если вы выберете некоторый пространственный волновой паттерн, в нем может быть только два электрона — по одному для каждого отдельного спинового состояния.

Это имеет огромные последствия. Например, это единственная причина, по которой все электроны в атоме не накапливаются в скучном низкоэнергетическом шаре рядом с ядром, так что это объясняет всю химию и, следовательно, жизнь.

Mike W.

(опубликовано 06.05.2011)

Дополнение №3: электроны в батарее фактическая сама ячейка, как только она подключена к зарядному устройству для зарядки аккумулятора?? я говорю о самой клетке, потому что в сети нет ничего, что могло бы дать ответ уровня, который я искал. Спасибо

— Sohail (23 года)
Австралия

A:

По сути, внутри батареи нет потока отдельных свободных электронов. Однако существует чистый поток электронов, поскольку ионы включают в себя электроны. Например. рассмотрим медный электрод. Когда батарея заряжается, электроны поступают из зарядного устройства, а ионы Cu ⁺⁺ поступают из раствора. Поскольку в этих ионах все еще есть электроны, существует поток электронов. Точно так же любые отрицательные ионы, движущиеся к другому электроду, также несут электроны. Нет правила, требующего, чтобы эти два потока электронов сокращались.

Майк В.

(опубликовано 18.07.2012)

Дополнение №4: электроны в аккумуляторной жидкости?

Q:

Я все еще думаю, почему электроны не могут течь через электролит? В случае ионно-литиевой батареи ясно, что электролит состоит из органической жидкости, которая является изолятором для электричества, но проводником для ионов, но такие батареи, как свинцово-кислотные батареи, содержат воду и серную кислоту в электролитном отсеке. Почему электроны не могут пройти через этот электролит и вызвать короткое замыкание батареи?
— Shoaib (возраст 26)
Корея

A:

На самом деле раствор H ₂ O-H ₂ SO ₄ очень похож на жидкость в других батареях, поскольку отдельные электроны почти нерастворимы в нем. Ионам гораздо легче течь в ней, а электронам — через остальную часть электрической цепи.

Майк В.

(опубликовано 31.07.2012)

Дополнение к этому ответу

Связанные вопросы

• Capacitors and charge

• completing circuits

• wiring up bulb

• magnets and LED in parallel

• long-running LED

• too many batteries for bulb

• Powering две цепочки гирлянд

• батарейки и лампочки

• питание светодиода

• мемристоры

Все еще интересно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Схемы и батареи

Как работает батарея?

Энергия не может быть создана или уничтожена, но ее можно сохранить в различных формах. Один из способов его хранения — в виде химической энергии в батарее. При подключении к цепи батарея может производить электричество.

Батареи преобразуют химическую энергию в электрическую

Батарея имеет два вывода: положительный (катод) и отрицательный (анод). Если вы соедините две клеммы проводом, образуется цепь. Электроны будут течь по проводу, и будет производиться электрический ток. Внутри батареи происходит реакция между химическими веществами. Но реакция происходит только при наличии потока электронов. Батареи могут храниться в течение длительного времени и продолжать работать, потому что химический процесс не начнется, пока электроны не перейдут от отрицательного к положительному выводу через цепь.

В батарее происходит химическая реакция 

Простой пример. Батарейка с лимонными ячейками

Начнем с очень простой батарейки, в которой используется лимон, в который, например, вставлены два разных металлических предмета. оцинкованный гвоздь и медная монета или проволока. Медь служит положительным электродом или катодом, а гальванизированный (оцинкованный) гвоздь — отрицательным электродом или анодом, производящим электроны. Эти два объекта работают как электроды, вызывая электрохимическую реакцию, которая создает небольшую разность потенциалов.

Поскольку атомы меди (Cu) притягивают электроны больше, чем атомы цинка (Zn), если вы поместите кусок меди и кусок цинка в контакт друг с другом, электроны перейдут от цинка к меди. Когда электроны концентрируются на меди, они будут отталкиваться друг от друга и останавливать поток электронов от цинка к меди. С другой стороны, если вы поместите полоски цинка и меди в проводящий раствор и соедините их снаружи проводом, реакции между электродами и раствором позволят электронам непрерывно течь по проводу.

ЛИМОННАЯ БАТАРЕЯ

Как работает лимонная батарейка? Лимонная батарея состоит из лимона и двух металлических электродов из разных металлов, таких как медная монета или проволока, и оцинкованного (оцинкованного) гвоздя. Энергия для батареи исходит не от лимона, а от химического превращения цинка (или другого металла). Цинк окисляется внутри лимона, обменивая часть своих электронов, чтобы достичь более низкого энергетического состояния, а высвобождаемая энергия обеспечивает энергию. Лимон просто обеспечивает среду, в которой это может произойти, но они не расходуются в процессе. Если предположить, что используются цинковые и медные электроды (например, медная монета и оцинкованный гвоздь), то один лимон может генерировать примерно 0,9 Вольт. Слева последовательная цепь лимонов показывает, что вырабатывается 3,41 вольта. ПРИМЕЧАНИЕ:  Можно использовать картофель, яблоки, квашеную капусту или любые другие фрукты или овощи, содержащие кислоту или другой электролит, но лимоны предпочтительнее из-за их более высокой кислотности. Например, в картофеле электролитом является фосфорная кислота, а в лимонах — лимонная кислота.

В лимонной батарее происходит как окисление (потеря электронов), так и восстановление (приобретение электронов). Эта батарея похожа на оригинальные «простые гальванические элементы», изобретенные Алессандро Вольта (см. Ниже). На аноде металлический цинк окисляется и переходит в кислый раствор в виде ионов Zn2+:

Zn —> Zn2 + + 2 e-

На медном катоде ионы водорода (сольватированные протоны из кислого раствора в лимоне) восстанавливаются с образованием молекулярного водорода:

2H++ 2e—> h3

Что заставляет электроны двигаться?

Когда вы отпускаете мяч, который держите в руках, он падает на землю, потому что гравитационное поле Земли тянет мяч вниз. Точно так же заряженные частицы, такие как электроны, должны совершить работу, чтобы переместиться из одной точки в другую. Количество работы на единицу заряда называется разностью электрических потенциалов между двумя точками. Единица разности потенциалов называется вольт.

Разность потенциалов между катодом и анодом определяется химической реакцией. Внутри батареи электроны подталкиваются химической реакцией к положительному концу, создавая разность потенциалов.

Именно эта разность потенциалов заставляет электроны двигаться по проводу.

Разность потенциалов может быть положительной или отрицательной, подобно гравитационной энергии, движущейся вверх или вниз по склону. В батарее поток электронов направлен вниз… электроны могут течь вверх, как в случае с зарядным устройством.

Почему внутри батареи электроны не перемещаются от анода к катоду?

Электролит в батарее не дает одиноким электронам двигаться прямо от анода к катоду внутри батареи. Когда клеммы соединены токопроводящим проводом, электроны могут легко течь от анода к катоду.

В каком направлении движутся электроны в проводе?

Электроны заряжены отрицательно, поэтому они будут притягиваться к положительному концу батареи и отталкиваться от отрицательного конца. Когда батарея подключена к устройству, которое позволяет электронам течь через нее, они текут от отрицательного (анодного) к положительному (катодному) выводу.

Кто изобрел гальванический элемент (батарейку)?

ПЕРВАЯ БАТАРЕЯ VOLTA

Аккумулятор производства Volta считается первым гальваническим элементом. Он состоит из двух электродов: один из цинка, другой из меди. Электролит представляет собой серную кислоту или смесь солевого раствора соли и воды. Электролит существует в форме 2H+ и SO42-. Цинк, который в электрохимическом ряду выше меди и водорода, реагирует с отрицательно заряженным сульфатом SO42- . Положительно заряженные ионы водорода (протоны) захватывают электроны меди, образуя пузырьки газообразного водорода h3. Это делает цинковый стержень отрицательным электродом, а медный стержень — положительным электродом. Теперь у нас есть две клеммы, и ток будет течь, если мы их соединим. Реакции в этой ячейке следующие: цинк Zn —> Zn2+ + 2e- серная кислота  2H+ + 2e- —> h3 Медь не вступает в реакцию, действуя как электрод для химической реакции.

Как работает современный аккумулятор (угольно-цинковый аккумулятор)?

Сухой угольно-цинковый элемент или батарея упакованы в цинковую банку, которая служит как контейнером, так и отрицательной клеммой (анодом). Положительная клемма представляет собой угольный стержень, окруженный смесью диоксида марганца и угольного порошка. В качестве электролита используется паста из хлорида цинка и хлорида аммония, растворенных в воде. Углеродный (графитовый) стержень собирает электроны, поступающие от анодной части батареи, чтобы вернуться к катодной части батареи. Углерод является единственным практичным материалом проводника, потому что любой обычный металл быстро подвергается коррозии в положительном электроде в электролите на основе соли. Цинк окисляется в соответствии со следующим полууравнением. Zn(s) —> Zn2+(aq) + 2 e- [e° = -1,04 вольта] Диоксид марганца смешивают с угольным порошком для увеличения электропроводности. Реакция выглядит следующим образом:  2MnO2(т) + 2 e- + 2Nh5Cl(водн.) —>  Mn2O3(т) + 2Nh4(водн.) + h3O(водн.) + 2 Cl- [e° ˜ +,5 v] , а CL сочетается с Zn2+. В этой полуреакции марганец восстанавливается из степени окисления (+4) в (+3). Возможны и другие побочные реакции, но общую реакцию в угольно-цинковом элементе можно представить как: Zn(тв) + 2MnO2(тв) + 2Nh5Cl(вод) —> Mn2O3(тв) + Zn(Nh4)2Cl2 (вод) + h3O(ж) Аккумулятор имеет Э. Д.С. около 1,5 В.

 

Какие существуют типы батарей?

В разных типах батарей используются разные типы химикатов и химических реакций. Некоторые из наиболее распространенных типов батарей: 

Щелочные батареи

Используется в батареях Duracell® и Energizer® и других щелочных батареях. Электроды цинково-марганцево-оксидные. Электролит представляет собой щелочную пасту.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Используются в автомобилях. Электроды изготовлены из свинца и оксида свинца с сильной кислотой в качестве электролита.

Литиевая батарея	Эти батарейки используются в камерах для вспышки. Они изготавливаются из лития, йодида лития и йодида свинца. Они могут обеспечить скачки электричества для вспышки.
Литиевая батарея	Эти батарейки используются в камерах для вспышки. Они изготавливаются из лития, йодида лития и йодида свинца. Они могут обеспечить скачки электричества для вспышки.
Литий-ионный аккумулятор	Эти батареи используются в портативных компьютерах, сотовых телефонах и другом портативном оборудовании с интенсивным использованием.
Никель-кадмиевая или никель-кадмиевая батарея	Электроды никель-гидроксидно-кадмиевые. Электролит – гидроксид калия.
Цинк-угольная батарея или стандартная угольная батарея –	Цинк и углерод используются во всех обычных или стандартных сухих батареях AA, C и D. Электроды изготовлены из цинка и углерода, а паста из кислотных материалов между ними служит электролитом.

---

ССЫЛКИ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Potato Power: руководство для учителя
История батареи
Электрохимические реакции
Углеродно-цинковая батарея в батарее 9001?
Как работают батареи Анимированное руководство по науке о батареях

---

Оценка Вопросы:

M несколько Выбор вопросов

1. В батарея, положительная клемма называется:
а) анод
б) катод
в) электролит
г) провод

2. Что заставляет электроны течь по проводу:
а) гравитационный потенциал заставляет электроны проходить через провод
б) кислоты проталкивают электроны по проводу
в) разность потенциалов между анодом и катодом толкает электроны по проводу
г) электроны текут не по проводу, а по электролиту

3. Какое утверждение о лимонной батарейке верно?
а) Энергия для батареи исходит не от лимона, а скорее химическое изменение цинка (или другого металла)
б) Батарея состоит из двух металлических электродов разной металлы, такие как медная монета или проволока и оцинкованный гвоздь.
в) В лимонной батарейке происходит как окисление (потеря электронов), так и восстановление (приобретение электронов).
г) все вышеперечисленное верно

4. Какой тип батареи используется в ноутбуках и мобильных телефонах?
а) Щелочная батарея
б) Цинк-угольная батарея
в) Литий-ионный аккумулятор
г) свинцово-кислотный аккумулятор

5. Каковы основные компоненты первой электрохимической ячейки Вольта?
а) Цинк, угольный стержень и серная кислота в качестве электролита
б) Цинк, медь и лимонный сок в качестве электролита
в) Медь, цинк и серная кислота в качестве электролита
г) Цинк, графит и серная кислота в качестве электролита

 

Откуда берутся батарейки? И куда они идут?

Каждый день вы используете аккумулятор определенного типа. Ваш телефон работает от перезаряжаемой литий-ионной батареи, как и большинство других ваших электронных устройств. Материнская плата вашего компьютера содержит неперезаряжаемый литиевый элемент типа «таблетка», известный как батарея CMOS. Двигатель внутреннего сгорания вашего автомобиля запускается от перезаряжаемой аккумуляторной батареи, обычно свинцово-кислотной. Список можно продолжить.

Примечание редактора: этот пост был обновлен 29 июля., 2022 г., чтобы включить обновленную информацию о реальных продажах беспроводных наушников и ответы на часто задаваемые вопросы.

Батареи имеют ограниченный срок службы. Аккумуляторы AirPods будут работать от 18 месяцев до трех лет. В 2021 году по всему миру было продано около 300 миллионов настоящих беспроводных наушников (TWS), и эксперты ожидают дальнейшего роста рынка. В результате мы можем ожидать, что более 450 миллионов таких батарей выработают свой ресурс к концу 2023 года, а затем и больше. И это только наушники.

Всемирный экономический форум Литий-ионные аккумуляторы, размещенные на мировом рынке (уровень ячеек, метрические тонны).

Литий-ионные аккумуляторы, которые уже используются в бытовой электронике, например в наушниках, также питают электромобили. Bloomberg New Energy Finance (BNEF) прогнозирует, что к 2030 году доля электромобилей в продажах составит 34% по сравнению с 4% в 2020 году. Этот быстрый рост спроса приводит к адаптации добычи и производства на начальном этапе.

Вам может быть интересно, является ли такой рост устойчивым и как мы справимся со всеми отходами. Это то, что мы здесь, чтобы выяснить.

Откуда берутся батарейки?

Итальянский физик Алессандро Вольта изобрел первую настоящую батарею в 1800 году. В 1859 году Гастон Планте изобрел первую аккумуляторную батарею. Литий-ионные аккумуляторы не появлялись на рынке до 1980 года. И потребовалось еще 11 лет, прежде чем они были впервые коммерциализированы Sony.

Этот безопасный, компактный и энергоемкий аккумулятор положил начало мобильной революции, питая видеокамеры, ноутбуки, смартфоны и большинство другой портативной бытовой электроники, которую мы знаем сегодня. В 2019 году, ученые, которые изобрели литий-ионный аккумулятор, получили Нобелевскую премию по химии.

Давайте углубимся в материальный состав литий-ионных аккумуляторов, который превратил их в эти мощные двигатели перемен.

Из чего сделаны батареи?

Батарея представляет собой набор из одной или нескольких ячеек. Каждая заполненная электролитом ячейка содержит два электрода, каждый с токосъемником, которые расположены на противоположных концах батареи, с сепаратором между ними. Замыкание цепи между электродами запускает серию электрохимических реакций, которые создают электрический ток и разряжают батарею. Хотя основные компоненты и процессы одинаковы во всех типах аккумуляторов, материалы сильно различаются.

ScienceDirect Схематическая диаграмма типичной литий-ионной батареи (а) и весовые проценты ее основных компонентов (б).

Давайте посмотрим на компоненты, обычно встречающиеся в перезаряжаемой литий-ионной батарее:

• Анод: литий, хранящийся в углеродных структурах, позднее в графите
• Катод: оксид лития-никеля, оксид лития-кобальта и/или оксид лития-марганца
• Токоприемники: медь, алюминий
• Электролит (жидкий): литиевые соли и органические растворители, обычно алкилкарбонаты
• Сепаратор: синтетические полимеры, особенно мембраны на основе полиолефинов

Откуда берутся материалы для изготовления батарей?

Хотя большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, материалы, из которых они производятся, разбросаны по всему миру. Вот наиболее распространенные источники этих материалов:

Material	Natural Reserves	Top Producers (2020)	Extraction
Material Lithium	Natural Reserves Global: 80 million tons Bolivia (26%) Argentina ( 21%) Чили (12%) Австралия (8%) Китай (6%)	Ведущие производители (2020) Австралия (49%) Чили (22%) Китай (17%) Аргентина (8%)	Добыча Добывается из природного рассола в подземных озерах (Южная Америка) или месторождений полезных ископаемых в твердых породах (Австралия).
Material Graphite	Natural Reserves Global: 800 million tons Turkey (28%) China (22%) Brazil (22%) Mozambique (8%)	Top Producers (2020) Китай (62%) Мозамбик (11%) Бразилия (9%) Турция (<1%)	Добыча Добыча из метаморфических пород.
Материал Никель	Природные запасы В мире: 94 млн тонн )	Ведущие производители (2020) Индонезия (30%) Филиппины (13%) Россия (11%)	Добыча Добыча из латеритов и сульфидных месторождений. Никель также встречается в марганцевых корках и конкрециях на дне океана.
Материал Кобальт	Природные запасы Глобальные (наземные): 25 млн. тонн Глобальные (океаническое дно): 120 млн. тонн Куба (7%) Россия (4%)	Ведущие производители (2020) Конго (68%) Россия (4,5%) Австралия (4%)	Добыча Обычно побочный продукт никеля или добычи меди.
Материал Марганец	Натуральные резервы Глобал: 1,3 млрд. Тонн Южная Африка (40%) Бразилия (20%) Австралия (18%) Габон (5%) 9000 3 9015 (18%) Gabon (5%) 9000 3 9000 3 9015 9015 9015 (18%) . Производители (2020) Южная Африка (28%) Австралия (18%) Габон (15%) Бразилия (6%)	Добыча Добывается из руды и в основном используется в производстве стали.
Материал Медь	Природные заповедники Глобальные (установленные): 2,1 миллиарда тонн Глобальные (неоткрытые): ок. 3,5 млрд тонн Чили (23%) Перу (11%) Австралия (10%) Китай (3%)	Ведущие производители (2020) Чили (29%) Перу (11%) Китай (9%)	Добыча Добывается по всему миру, в том числе на рудниках США в Аризоне, Юте, Нью-Мексико, Неваде, Монтане, Мичигане и Миссури.
Материал Алюминий (бокситы)	Природные заповедники В мире: от 55 до 75 миллиардов тонн бокситов Африка (32%) Океания (23%) Южная Америка и Карибский бассейн (21%) Азия (18%)	Ведущие производители (2020) Австралия (30%) Гвинея (22%) Китай (16%)	Добыча руда, добываемая из верхнего слоя почвы.

Все добытые полезные ископаемые проходят переработку, часто не в странах их происхождения.

Горнодобывающая промышленность не является непосредственным источником органических растворителей и синтетических полимеров, содержащихся в литий-ионных батареях, хотя их основные компоненты извлекаются из земли. Вот упрощенное описание их производства:

• Алкилкарбонаты, как и диэтилкарбонат, синтезируются из фосгена, газа и спиртов, таких как этанол или метанол.
• Мембраны на основе полиолефинов синтезируются из полимеров, полученных из нефти или природного газа.

Какие проблемы с горнодобывающими материалами?

Вся добыча полезных ископаемых имеет социальные и экологические последствия. Добыча кобальта в Демократической Республике Конго, например, часто связана с нечеловеческими условиями, а также рабским и детским трудом. Следовательно, такие производители, как Tesla, стремятся использовать литий-ионные батареи без кобальта. Хотя источники добычи других полезных ископаемых могут иметь меньше социальных последствий, они по-прежнему требуют разрушения окружающей среды, истощают водные ресурсы и способствуют загрязнению воздуха, воды и почвы.

Горнодобывающая промышленность разрушает окружающую среду, истощает водные ресурсы и способствует загрязнению воздуха, воды и почвы.

Извлечение материала — это только первый шаг. Для обработки таких минералов, как литий, обычно требуются токсичные химикаты. Нефтеперерабатывающие заводы обычно утилизируют отходы в хвостохранилищах или прудах-испарителях. Отсюда ядовитые жидкости могут просачиваться в окружающую среду, загрязняя почву и воду. Даже обработанная вода может содержать следы минералов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на людей и животных.

ScienceDirect Относительные показатели воздействия литий-ионных аккумуляторов на основе оксида лития-марганца (LMO) или фосфата лития-железа (LFP).

Несмотря на то, что многие материалы, используемые в литий-ионных батареях, имеются в изобилии, их не всегда легко извлечь. По мере истощения запасов природных ресурсов горнодобывающим предприятиям придется использовать менее благоприятные источники, что только усилит негативное воздействие добычи и переработки и может привести к увеличению судоходных путей. В конце концов, цены на ресурсы заставят производителей переключаться на другие химические составы аккумуляторов, например, с оксида лития-марганца на фосфат лития-железа.

К сожалению, проблема не только в производстве.

Куда девать батарейки?

Слишком много батарей по-прежнему попадает на свалку, хотя это зависит от их типа. В то время как 90% свинцово-кислотных аккумуляторов перерабатываются, по оценкам экспертов, только около 5% литий-ионных аккумуляторов в настоящее время перерабатываются. Многие другие прячутся в ящиках или оказываются в мусорном ведре. Это проблема.

Почему нельзя выбрасывать аккумуляторы в мусорное ведро

Литий-ионные аккумуляторы могут стать причиной возгорания при воздействии тепла, механических воздействий или других отходов. После воздействия элементы, содержащиеся в батареях, могут попасть в окружающую среду и загрязнить почву и грунтовые воды. Хотя это не должно представлять проблемы на хорошо управляемом домашнем объекте, экспортируемый мусор может оказаться на более щадящей свалке. Рича и др. обратите внимание, что «больший риск представляет собой потерю ценных материалов».

Waste360 Сообщения о пожарах на предприятиях по переработке отходов и переработке отходов в США и Канаде в период с февраля 2016 г. по апрель 2020 г.

Достаточно концентрированные природные ресурсы лития, кобальта, никеля и других элементов исчерпаны. Как обсуждалось выше, их добыча имеет необратимые последствия. К тому времени, когда эти материалы попадают в наши гаджеты, мы платим высокую социальную и экологическую цену за ущерб, нанесенный их цепочкам поставок.

Вскоре спрос на некоторые материалы превысит объем добычи. Одно недавнее исследование прогнозирует, что спрос на литий и кобальт может превысить производство уже в 2025 году. Если затем принять во внимание, что в среднем электроды отработанных литий-ионных аккумуляторов содержат больше лития, чем природные руды, вы быстро придете к выводу, что даже разряженные батареи имеют ценность.

Поскольку спрос превышает возможности добычи, переработка превращается из этического обязательства в экономически выгодную альтернативу и, возможно, в необходимость.

Где потребители могут безопасно утилизировать батареи?

Аккумуляторы являются основным компонентом бытовой электроники, такой как смартфоны, ноутбуки или наушники. Когда батарея умирает, это часто означает конец жизни устройства. Это особенно верно для настоящих беспроводных наушников, таких как AirPods. Во многих случаях вам придется утилизировать весь гаджет, а не только аккумулятор.

iFixit Литий-ионные батареи, содержащиеся в AirPods, практически невозможно извлечь.

Многие производители предлагают программы утилизации электронных отходов. Например, если у вас есть старый iPhone, Apple может обменять его на кредит в магазине. Магазины электроники, такие как Best Buy , будут бесплатно принимать товары и перерабатывать их. Если вам нужно утилизировать использованные бытовые батареи, Агентство по охране окружающей среды рекомендует искать на Earth911 местного поставщика услуг по переработке. Наконец, Call2Recycle предлагает пункты приема аккумуляторов и мобильных телефонов по всей территории США 9.0003

Как и в случае с другими электронными устройствами или батареями, вы можете найти места, где старые наушники принимают или обменивают. Помимо переработки наушников, вы также можете попробовать отремонтировать, повторно использовать или продать их. Когда вы будете готовы купить новую пару, подумайте об экологически чистых наушниках.

Что происходит с батареями, сданными на переработку?

Двумя наиболее распространенными методами переработки литий-ионных аккумуляторов являются пирометаллургия, процесс, основанный на нагревании, и гидрометаллургия, выщелачивание металлов химическими веществами. Каждый метод переработки имеет свой собственный набор проблем.

Пирометаллургия представляет собой энергоемкий комплекс операций с образованием токсичных газов и возможностью извлечения только некоторых элементов; литий и алюминий, например, теряются в шлаке, побочном продукте твердых отходов. Гидрометаллургия работает при гораздо более низких температурах и имеет более высокую скорость восстановления, но это гораздо более сложный процесс, в котором используются ядовитые химикаты, которые создают собственную проблему удаления отходов. Чтобы максимизировать извлечение ресурсов, эти два метода часто используются в тандеме, но все же извлекают не более 50% исходных материалов для аккумуляторов, поскольку они, как правило, сосредоточены на наиболее ценных металлах и пренебрегают другими.

ScienceDirect Общая схема методов и процессов переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов.

Усовершенствованные процессы рециклинга на основе гидрометаллургии обещают значительно приблизить коэффициент извлечения к 100%. Li-Cycle — одна из первых компаний, которая сосредоточилась исключительно на переработке литий-ионных аккумуляторов. Его процесс включает в себя децентрализованную разборку батарей на их основные строительные блоки с последующим измельчением в инертные продукты. Оттуда такие материалы, как пластик, медь и алюминий, попадают в местные потоки вторичной переработки. Оставшийся промежуточный продукт, влажный мелкий порошок, называемый черной массой, отправляется в центральный узел, где он очищается для извлечения ценных материалов, таких как графит, кобальт, никель, литий и медь. По оценкам Li-Cycle, он может восстановить до 95% материалов с нулевым направлением на свалку, без сточных вод и без прямых выбросов.

Аккумуляторы должны войти в круговую экономику

Производство перезаряжаемых аккумуляторов из добытых полезных ископаемых имеет социальные и экологические последствия, а природные ресурсы ограничены. Поскольку спрос на эту технологию продолжает расти, как производители, так и потребители должны активизировать свою деятельность по переработке отходов. Производителям необходимо придумать конструкции, облегчающие извлечение батарей, их разборку и извлечение отдельных материалов. Между тем, потребители должны ответственно утилизировать отработавшие батареи или старую электронику, чтобы убедиться, что они попадают в подходящие потоки вторичной переработки.

Извлекая аккумуляторы со свалки, мы можем восстановить ценные материалы и повторно использовать их для дальнейшего производства. По мере того, как мы увеличиваем объемы переработки, мы снизим нашу зависимость от природных ресурсов. Это ворота в экономику замкнутого цикла.

Часто задаваемые вопросы о батареях

В 2021 году Австралия произвела больше всего лития (55 000 тонн), за ней следуют Чили (26 000 тонн) и Китай (14 000 тонн). Интересно, что Боливия обладает самыми большими ресурсами лития из всех (21 млн тонн), за ней следует Аргентина (19 млн тонн).млн тонн) и Чили (9,8 млн тонн). Эти цифры были взяты из «Сводок по минеральным товарам за 2022 год» (PDF), опубликованных Министерством внутренних дел США и Геологической службой США.