mrefu betri inahusu mkusanyiko wa mtu binafsi seli, ambayo inaweza kuzalisha umeme ingawa athari za kemikali. Seli zimeainishwa kama mojawapo msingi or sekondari. Katika seli za msingi, athari za kemikali zinazozalisha mtiririko wa elektroni hazibadilishwi, na kwa hivyo seli hazichaji tena kwa urahisi. Kinyume chake, seli za sekondari zinapaswa kushtakiwa kabla ya matumizi yao, ambayo yanapatikana kwa kupitisha sasa ya umeme kupitia kiini. Seli za pili zina faida kwamba mara nyingi zinaweza kuchajiwa mara kwa mara na kutolewa kupitia matumizi.

Betri ya msingi ya kawaida katika matumizi ya kila siku ni seli kavu ya Leclanché, inayoitwa kwa sababu elektroliti ni kibandiko, si kioevu. Seli ya Leclanché inaonyeshwa na betri za silinda zinazotumiwa katika tochi, redio zinazobebeka, vikokotoo, vifaa vya kuchezea vya umeme na kadhalika. Katika miaka ya hivi karibuni, betri za alkali, kama vile seli ya dioksidi ya zinki-manganese, zimeenea zaidi kwa aina hii ya matumizi. Betri za miniature au "kifungo" zimepata matumizi katika vifaa vya kusikia, kompyuta, saa, kamera na vifaa vingine vya elektroniki. Seli ya fedha ya oksidi-zinki, seli ya zebaki, seli ya zinki-hewa, na seli ya dioksidi ya lithiamu-manganese ni baadhi ya mifano. Tazama mchoro wa 1 kwa mwonekano wa kipekee wa betri ndogo ya alkali ya kawaida.

Kielelezo 1. Mtazamo wa kukatika wa betri ndogo ya alkali

Betri ya kawaida ya sekondari au ya uhifadhi ni betri ya asidi ya risasi, inayotumika sana katika tasnia ya usafirishaji. Betri za sekondari pia hutumiwa katika mitambo ya nguvu na sekta. Zana zinazoweza kuchajiwa tena, zinazoendeshwa na betri, miswaki, tochi na kadhalika ni soko jipya la seli nyingine. Seli za upili za nickel-cadmium zinazidi kuwa maarufu, haswa katika seli za mfukoni kwa taa za dharura, kuanza kwa dizeli na utumizi wa stationary na uvutaji, ambapo kutegemewa, maisha marefu, kuchaji tena mara kwa mara na utendakazi wa halijoto ya chini huzidi gharama zao za ziada.

Betri zinazoweza kuchajiwa tena zinazotengenezwa kwa ajili ya matumizi katika magari ya umeme hutumia sulfidi ya lithiamu-feri, zinki-klorini na sodiamu-sulfuri.

Jedwali 1 linatoa muundo wa betri za kawaida.

Jedwali 1. Muundo wa betri za kawaida

Michakato ya Utengenezaji

Ingawa kuna tofauti za wazi katika utengenezaji wa aina tofauti za betri, kuna michakato kadhaa ambayo ni ya kawaida: kupima, kusaga, kuchanganya, kukandamiza na kukausha kwa viungo vinavyohusika. Katika mimea ya kisasa ya betri nyingi za taratibu hizi zimefungwa na zenye automatiska, kwa kutumia vifaa vya kufungwa. Kwa hiyo, yatokanayo na viungo mbalimbali yanaweza kutokea wakati wa kupima na kupakia na wakati wa kusafisha vifaa.

Katika mimea ya zamani ya betri, shughuli nyingi za kusaga, kuchanganya na nyingine hufanyika kwa mikono, au uhamisho wa viungo kutoka hatua moja ya mchakato hadi mwingine unafanywa kwa manually. Katika matukio haya, hatari ya kuvuta pumzi ya vumbi au kugusa ngozi na vitu vya babuzi ni kubwa. Tahadhari kwa ajili ya shughuli za kuzalisha vumbi ni pamoja na uzio wa jumla na utunzaji wa mitambo na upimaji wa poda, uingizaji hewa wa ndani wa moshi, usafishaji wa kila siku wa mvua na/au utupu na uvaaji wa vipumuaji na vifaa vingine vya kinga ya kibinafsi wakati wa shughuli za matengenezo.

Kelele pia ni hatari, kwani mashine za kubana na za kufunga zina kelele. Mbinu za kudhibiti kelele na programu za uhifadhi wa kusikia ni muhimu.

Electroliti katika betri nyingi zina hidroksidi ya potasiamu babuzi. Uzio na ulinzi wa ngozi na macho huonyeshwa tahadhari. Mfiduo pia unaweza kutokea kwa chembechembe za metali zenye sumu kama vile cadmium oksidi, zebaki, oksidi ya zebaki, misombo ya nikeli na nikeli, na misombo ya lithiamu na lithiamu, ambayo hutumiwa kama anodi au kathodi katika aina fulani za betri. Betri ya hifadhi ya asidi-asidi, ambayo wakati mwingine hujulikana kama kikusanyiko, inaweza kuhusisha hatari kubwa ya kuambukizwa na risasi na inajadiliwa kando katika makala "Utengenezaji wa betri ya asidi ya risasi".

Metali ya lithiamu inafanya kazi sana, kwa hivyo ni lazima betri za lithiamu zikusanywe katika angahewa kavu ili kuzuia lithiamu kuitikia pamoja na mvuke wa maji. Dioksidi ya sulfuri na kloridi ya thionyl, zinazotumiwa katika baadhi ya betri za lithiamu, ni hatari za kupumua. Gesi ya hidrojeni, inayotumika katika betri za nikeli-hidrojeni, ni hatari ya moto na mlipuko. Hizi, pamoja na vifaa katika betri mpya zilizotengenezwa, zitahitaji tahadhari maalum.

Seli za Leclanché

Betri za seli-kavu za Leclanché huzalishwa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro 2. Mchanganyiko chanya wa elektrodi au cathode hujumuisha 60 hadi 70% ya manganese dioksidi, salio likiwa na grafiti, asetilini nyeusi, chumvi za amonia, kloridi ya zinki na maji. Kavu, dioksidi ya manganese iliyokatwa vizuri, grafiti na nyeusi ya asetilini hupimwa na kulishwa kwenye grinder-mixer; elektroliti iliyo na maji, kloridi ya zinki na kloridi ya amonia huongezwa, na mchanganyiko ulioandaliwa unasisitizwa kwenye kibao cha kulishwa kwa mkono au vyombo vya habari vya agglomerating. Katika baadhi ya matukio, mchanganyiko huo hukaushwa katika tanuri, hupepetwa na kufutwa kabla ya kibao. Vidonge hivyo hukaguliwa na kufungwa kwenye mashine za kulishwa kwa mkono baada ya kuruhusiwa kukauka kwa siku chache. Agglomerati huwekwa kwenye trei na kulowekwa kwenye elektroliti, na sasa ziko tayari kukusanyika.

Kielelezo 2. Uzalishaji wa betri ya seli ya Leclanché

Anode ni kesi ya zinki, ambayo imeandaliwa kutoka kwa tupu za zinki kwenye vyombo vya habari vya moto (au karatasi za zinki zimefungwa na svetsade kwa kesi). Mbolea ya rojorojo ya kikaboni inayojumuisha mahindi na wanga ya unga iliyolowekwa kwenye elektroliti huchanganywa kwenye vishinikizo vikubwa. Viungo kawaida hutiwa kutoka kwa magunia bila uzani. Mchanganyiko huo husafishwa na chips za zinki na dioksidi ya manganese. Kloridi ya zebaki huongezwa kwenye elektroliti ili kuunda amalgam na mambo ya ndani ya chombo cha zinki. Kuweka hii itaunda kati ya kufanya au electrolyte.

Seli hukusanywa kwa kumwaga kiotomatiki kiasi kinachohitajika cha kuweka rojorojo kwenye visanduku vya zinki ili kuunda kitambaa cha ndani cha mshono kwenye chombo cha zinki. Katika baadhi ya matukio, visa hupokea umaliziaji wa kromati kwa kumwaga na kumwaga mchanganyiko wa asidi ya chromic na hidrokloriki kabla ya kuongeza rojorojo. Agglomerate ya cathode huwekwa kwenye nafasi katikati ya kesi. Fimbo ya kaboni imewekwa katikati katika cathode ili kutenda kama mtozaji wa sasa.

Kisha seli ya zinki inafungwa kwa nta iliyoyeyushwa au mafuta ya taa na kupakwa moto kwa moto ili kutoa muhuri bora zaidi. Kisha seli huunganishwa pamoja ili kuunda betri. Mwitikio wa betri ni:

2 MnO₂ + 2 NH₄Cl + Zn → ZnCl₂ + H₂O₂ + Bw₂O₃

Wafanyikazi wanaweza kuathiriwa na dioksidi ya manganese wakati wa kupima uzito, upakiaji wa kichanganyaji, kusaga, kusafisha oveni, kupepeta, kukandamiza kwa mikono na kufunika, kulingana na kiwango cha otomatiki, eneo lililofungwa na uingizaji hewa wa ndani wa moshi. Katika ukandamizaji wa mwongozo na ufunikaji wa mvua, kunaweza kuwa na yatokanayo na mchanganyiko wa mvua, ambayo inaweza kukauka na kutoa vumbi linaloweza kuvuta; ugonjwa wa ngozi unaweza kutokea kutokana na kuathiriwa na elektroliti inayoweza kutu kidogo. Hatua za usafi wa kibinafsi, glavu na ulinzi wa kupumua kwa shughuli za kusafisha na matengenezo, vifaa vya kuoga na kabati tofauti za kazi na nguo za mitaani zinaweza kupunguza hatari hizi. Kama ilivyoelezwa hapo juu, hatari za kelele zinaweza kutokea kutoka kwa vyombo vya habari vya kufunga na kibao.

Kuchanganya ni moja kwa moja wakati wa utengenezaji wa kuweka rojorojo, na mfiduo pekee ni wakati wa kuongeza vifaa. Wakati wa kuongeza kloridi ya zebaki kwa kuweka rojorojo, kuna hatari ya kuvuta pumzi na kunyonya ngozi na uwezekano wa sumu ya zebaki. LEV au vifaa vya kinga binafsi ni muhimu.

Mfiduo wa kumwagika kwa asidi ya chromic na asidi hidrokloriki wakati wa kromati na mfiduo wa mafusho ya kulehemu na mafusho kutoka kwa joto la kiwanja cha kuziba pia inawezekana. Mitambo ya mchakato wa chromating, matumizi ya glavu na LEV kwa kuziba joto na kulehemu ni tahadhari zinazofaa.

Betri za Nickel-Cadmium

Njia inayojulikana zaidi leo ya kutengeneza elektrodi za nikeli-cadmium ni kwa kuweka nyenzo amilifu ya elektrodi moja kwa moja kwenye sehemu ndogo ya nikeli ya sintered, au sahani. (Ona mchoro wa 3.) Sahani hutayarishwa kwa kubonyeza unga wa nikeli wa daraja la sintered (mara nyingi hutengenezwa kwa kuoza kwa kaboni ya nikeli) kwenye gridi ya wazi ya chuma cha karatasi kilichotobolewa cha nikeli (au chachi ya nikeli au chachi ya chuma iliyobanwa na nikeli) na kisha kuoka au kukausha katika tanuri. Sahani hizi zinaweza kisha kukatwa, kupimwa na kuunganishwa (kubanwa) kwa madhumuni mahususi au kukunjwa kuwa ond kwa seli za aina ya kaya.

Kielelezo 3. Uzalishaji wa betri ya nickel-cadmium

Ubao wa sintered kisha huwekwa na mmumunyo wa nitrati ya nikeli kwa elektrodi chanya au nitrati ya cadmium kwa elektrodi hasi. Vibao hivi vinaoshwa na kukaushwa, na kuzamishwa katika hidroksidi ya sodiamu ili kuunda hidroksidi ya nikeli au hidroksidi ya cadmium na kuosha na kukaushwa tena. Kawaida hatua inayofuata ni kutumbukiza elektrodi chanya na hasi katika seli kubwa ya muda iliyo na hidroksidi ya sodiamu 20 hadi 30%. Mizunguko ya kutokwa kwa malipo huendeshwa ili kuondoa uchafu na elektroni huondolewa, kuosha na kukaushwa.

Njia mbadala ya kutengeneza elektrodi za cadmium ni kuandaa kibandiko cha oksidi ya cadmium iliyochanganywa na grafiti, oksidi ya chuma na mafuta ya taa, ambayo husagwa na hatimaye kuunganishwa kati ya rollers ili kuunda nyenzo hai. Kisha hii inashinikizwa kwenye ukanda wa chuma wenye matundu ambayo hukaushwa, wakati mwingine kubanwa, na kukatwa katika sahani. Vipu vinaweza kuunganishwa katika hatua hii.

Hatua zinazofuata ni pamoja na kuunganisha seli na betri. Kwa betri kubwa, electrodes ya mtu binafsi hukusanywa katika makundi ya electrode na sahani za polarity kinyume zilizounganishwa na separators za plastiki. Vikundi hivi vya elektrodi vinaweza kufungwa au kuunganishwa pamoja na kuwekwa kwenye casing ya chuma ya nikeli. Hivi karibuni, casings za betri za plastiki zimeanzishwa. Seli zinajazwa na suluhisho la electrolyte la hidroksidi ya potasiamu, ambayo inaweza pia kuwa na hidroksidi ya lithiamu. Kisha seli hukusanywa katika betri na kuunganishwa pamoja. Seli za plastiki zinaweza kuunganishwa au kuunganishwa pamoja. Kila seli imeunganishwa na kiunganishi cha risasi kwenye seli iliyo karibu, na kuacha terminal chanya na hasi kwenye ncha za betri.

Kwa betri za cylindrical, sahani zilizoingizwa hukusanywa katika vikundi vya electrode kwa kufuta electrodes chanya na hasi, ikitenganishwa na nyenzo zisizo na hewa, kwenye silinda kali. Kisha silinda ya electrode huwekwa kwenye kesi ya chuma ya nickel-plated, electrolyte ya hidroksidi ya potasiamu huongezwa na kiini kinafungwa na kulehemu.

Athari ya kemikali inayohusika katika kuchaji na kutoa betri za nickel-cadmium ni:

Uwezo mkubwa wa kukaribiana na cadmium hutokea kutokana na kushika nitrati ya cadmium na myeyusho wake wakati wa kutengeneza unga kutoka kwa poda ya oksidi ya cadmium na kushughulikia poda amilifu zilizokaushwa. Mfiduo pia unaweza kutokea wakati wa kurudisha kadimiamu kutoka kwa sahani chakavu. Uzio na uzani na uchanganyaji wa kiotomatiki unaweza kupunguza hatari hizi wakati wa hatua za mapema.

Hatua zinazofanana zinaweza kudhibiti kufichuliwa kwa misombo ya nikeli. Uzalishaji wa nikeli ya sintered kutoka kwa nikeli kabonili, ingawa hufanywa kwa mashine zilizofungwa, unahusisha uwezekano wa kukabiliwa na nikeli ya nikeli ya kabonili na monoksidi kaboni. Mchakato unahitaji ufuatiliaji unaoendelea kwa uvujaji wa gesi.

Utunzaji wa potasiamu au hidroksidi ya lithiamu unahitaji uingizaji hewa unaofaa na ulinzi wa kibinafsi. Kulehemu huzalisha mafusho na kuhitaji LEV.

Athari za Kiafya na Miundo ya Magonjwa

Hatari kubwa zaidi za kiafya katika utengenezaji wa betri za kitamaduni ni mfiduo wa risasi, cadmium, zebaki na dioksidi ya manganese. Hatari za risasi zimejadiliwa mahali pengine katika sura hii na Encyclopaedia. Cadmium inaweza kusababisha ugonjwa wa figo na inaweza kusababisha kansa. Mfiduo wa Cadmium ulipatikana kuwa umeenea katika mitambo ya betri ya nikeli-cadmium ya Marekani, na wafanyakazi wengi wamelazimika kuondolewa kimatibabu chini ya masharti ya Cadmium ya Utawala wa Usalama na Afya Kazini kwa sababu ya viwango vya juu vya cadmium katika damu na mkojo (McDiarmid et al. 1996) . Mercury huathiri figo na mfumo wa neva. Mfiduo mwingi wa mvuke wa zebaki umeonyeshwa katika tafiti za mitambo kadhaa ya betri za zebaki (Telesca 1983). Mfiduo wa dioksidi ya manganese umeonyeshwa kuwa juu katika kuchanganya poda na kushughulikia katika utengenezaji wa seli kavu za alkali (Wallis, Menke na Chelton 1993). Hii inaweza kusababisha upungufu wa mfumo wa neva katika wafanyikazi wa betri (Roels et al. 1992). Vumbi la manganese linaweza, likifyonzwa kwa wingi kupita kiasi, kusababisha matatizo ya mfumo mkuu wa neva sawa na ugonjwa wa Parkinson. Metali zingine za wasiwasi ni pamoja na nikeli, lithiamu, fedha na cobalt.

Kuungua kwa ngozi kunaweza kutokana na kuathiriwa na kloridi ya zinki, hidroksidi ya potasiamu, hidroksidi ya sodiamu na miyeyusho ya hidroksidi ya lithiamu inayotumiwa katika elektroliti za betri.

Back