§17.4 recycling van batterijen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

• Behandelen §17.4
• oefenen met de stof

Wat gaan we doen vandaag?

Na deze les kun je de volgende uitleggen en in de juiste context gebruiken:

• urban mining en het recyclen van batterijen.
• de levensloop van batterijen.

Wat weet je na deze les

Wat is het verschil tussen brandstofcel, redox-flow en E.C.-cel?

critical raw materials

We hebben een uitdaging:

Er zijn veel elementen materialen, waarvoor met de huidige productiemethoden geen goede vervangers zijn

Toch gebruiken we er heel veel van, vnl in producten als smartphones

dit geldt ook voor andere 

critical raw materials

Urban mining

1 ton mobiel	250 gram goud
1 ton aarde uit mijn	2-3 gram goud

Complex en duur:

• verzamelen
  
• vervoeren
  
• verwerken van verschillende stoffen 
  

Recycling

Bij het recyclen win je zoveel mogelijk stoffen terug om ze opnieuw te gebruiken. Batterijen recyclen past in een duurzaam gebruik van energie en grondstoffen.

De recyclingmethode hangt af van de inhoud van de batterij.

Een cradle to cradle analyse van een batterij wijst de plekken in het ‘leven’ van een batterij aan waar winst op het gebeid van duurzaamheid is te behalen.

Samenvattend

Hoe goed snap jij nu deze stof over accu's en batterijen?

😒🙁😐🙂😃

Welke vraag heb jij nog over deze stof?

Oefenen met een CE opgave

Geef de naam van een stof die in de
nikkel-metaalhydride batterij als elektrolyt kan worden
gebruikt.

Een juist antwoord is de naam van een goed of matig oplosbaar hydroxide,
bijvoorbeeld:

• kaliumhydroxide
  
• natriumhydroxide
  
• calciumhydroxide
  
• bariumhydroxide
  

Opmerking

Wanneer als antwoord kaliloog of natronloog of kalkwater of barietwater is
genoemd, dit goed rekenen.

Antwoord

Nikkel-metaalhydride batterijen zijn oplaadbaar.
Leg uit, aan de hand van de reacties die tijdens het
opladen optreden, dat deze batterij oplaadbaar is.

Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

Wanneer de batterij wordt opgeladen, treden de omgekeerde reacties op aan de elektroden. Voor (de omgekeerde) halfreactie 1 is de benodigde beginstof Ni(OH)2 op de juiste plaats aanwezig en ontstaat het reactieproduct NiO(OH) op zijn oorspronkelijke plaats. De waterstof die ontstaat bij (de omgekeerde) halfreactie 2 wordt weer in de metaallegering M gebonden.

Wanneer de batterij wordt opgeladen, treden de omgekeerde reacties op. De deeltjes die daarvoor nodig zijn, zijn bij de elektroden aanwezig en de reactieproducten die hierbij ontstaan, ontstaan op hun  oorspronkelijke plaats.

• bij het opladen treden de omgekeerde reacties op 
  
• rest van de uitleg 

Antwoord

Oefenen met een CE opgave

In een juist antwoord moeten aspecten aan de orde komen uit de gehele levensloop van de batterijen, vanaf de productie van de materialen waaruit de batterij is opgebouwd tot en met het moment dat de batterij is uitgewerkt. Daarbij moet ook het begrip ‘duurzaam’ zijn geconcretiseerd.

Voorbeelden van juiste voorwaarden zijn: 

• Zwaveldioxide dat bij verwerking van de ertsen ontstaat, mag niet (als zodanig) in het milieu terechtkomen.
• Afval dat bij de fabricage van de batterijen ontstaat, moet (zoveel mogelijk) kunnen worden hergebruikt.
• Het opladen moet met ‘groene stroom’ gebeuren. / Bij het opladen mag geen stroom worden gebruikt die met fossiele brandstoffen is opgewekt.
• Aan het eind van hun levensduur moeten de batterijen kunnen worden gerecycled.

Antwoord

 Bij de bereiding van drinkwater gaat men vaak uit van grondwater. In grondwater komen   Fe2+ -ionen voor. In drinkwater is het gehalte aan ionen Fe2+ -ionen van belang. Voordat het grondwater geschikt is voor consumptie moet het gehalte aan ionen Fe2+ -ionen worden verlaagd. Dit gebeurt door het grondwater te beluchten.

Daarbij stelt zich het volgende evenwicht in:

4 Fe2+ (aq) + O2 (aq) + 4 H2O(l) → 2 Fe2O3 (s) + 8 H+ (aq)

Een bepaald drinkwaterbedrijf produceert per jaar 1,2·107 m3 drinkwater. Bij dit drinkwaterbedrijf wordt tijdens de beluchting het gehalte aan ionen Fe2+ in het water teruggebracht van 250 mg/m3 tot 20 mg/m3. Het gevormde ijzer(III)oxide wordt door zandfiltratie uit het water verwijderd.

Bereken hoeveel kg ijzer(III)oxide, Fe2O3(s), per jaar bij dit drinkwaterbedrijf op de zandfilters achter blijft.

Rekenen met redox

• Massa Fe2+ die per jaar wordt verwijderd = (250 mg – 20 mg)/m3 x 1,2·107 m3 = 2,76·109 mg = 2,76·103 kg. 
  
• 2,76·103 kg Fe2+ → 2,76·103 kg / 55,847 kg/kmol = 49,42 kmol 
• molverhouding: 1 kmol Fe2+ ⩠ ½ kmol Fe2O3
• 49,42 kmol Fe2+ ⩠ ½ x 49,42 kmol = 24,71 kmol Fe2O3  
• 24,71 kmol x 159,69 kg/kmol = 3,9·103 kg Fe2O3

 

Rekenen met redox

4.4 Rekenen aan reacties - basis

Zie de studiewijzer op magister.me