电池回收的问题范文
时间:2024-04-08 17:31:11
导语:如何才能写好一篇电池回收的问题,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
【摘要】随着电池工业的发展,废旧电池的回收处理无论是从资源循环利用方面还是从保护环境及人类健康方面来说都有重要意义。开发废旧电池回收处理技术刻不容缓,需要加深对其研究和了解,从而使废旧电池的回收处理系统化、规范化、科学化,从根本上解决废旧电池污染环境的问题。针对这一现象,文章从废旧电池的危害和我国废旧电池的回收状况入手,分析了我国废旧电池的回收处理面临的主要问题,并从政府、企业和个人的角度探讨了可能的解决方案。
【关键词】回收 废旧电池 现状 对策
1.废旧电池的危害
废旧电池无论是对人体本身还是对周边的环境的污染都是不可估计的。无论是普通的干电 池,还是电子表中的纽扣电池, 里面都含有多种化学物质。电池一旦废弃, 它的危害是持久而巨大的,不论将废电池深埋在地下, 还是在大气中,废电池中的重金属都会随渗液一起流出,造成对土壤、水的再污染。这种污染对人类健康的危害极大。
2.我国废旧电池回收中存在的问题
2.1我国的法律体制不健全。长期以来,由于我国缺乏废电池回收的相关法律体制,使得生产者、使用者和管理者之间各自应承担的责任仍不明确。其回收利用的过程必然会产生更为严重的环境问题。一些不正规的小企业由于缺乏必要的技术支持和处理设备,不但很难有效回收利用, 反而还会造成更为严重的二次污染。
2.2我国的回收体系缺乏系统化。我国的废旧电池回收网络相当分散,个体从业人员走街穿巷回收为主,还包括废旧电池经营企业直接回收、生产厂家通过以旧换新回、环保部门从生活垃圾中回收等。目前废旧电池的回收网络基本上是组织、个人自发编织而成的,虽宣传力度较大,但是个人的能力所限, 形成不了规模, 经过几年的努力,收集的数量也仅仅是销售量的沧海一粟。
2.3企业的回收处理技术不够完善,各种经济因素制约着废旧电池处理产业的发展。由于宣传教育力度不够, 居民对于废旧电池的危害缺乏认识, 环保意识淡薄, 不能积极主动 的参与废旧电池回收处理。人们在购买电池时也 并不考虑其是否符合环保标准。很多设置的废旧 电池回收箱, 被当作垃圾箱, 形同虚设。
3.我国废旧电池回收的合理化措施
3.1针对政府的措施。我国政府应通过立法并制定实施细则,强制规定废旧电池必须回收, 禁止随意丢入生活垃圾中,对积极参与回收利用的科研单位和企业要给予政策和资金倾斜,确保投资者资本的增值和处理所得产品的优先推广。其次,国家应建立有效的废旧电池回收管理体系,明确管理废电池回收利用的职能部门,制定回收再生利用实施细则,构建一套完善有效的回收网络体系。
3.2针对地方政府和行业协会的措施。针对地方政府和行业协会的措施各地政府可以根据地方的不同制定与其相适。可以允许相应的行业协会成立,进行更为全面,更为专业的管理。这样就可以对具体的措施进行运用到最好,可以将回收的意识更好的传给群众,同时也可以将企业的回收方式做得更完善。加大宣传力度,充分利用媒体、科普活动、强行标识等多种形式,宣传废旧电池对人类健康和自然环境的危害及回收利用的意义。动员全社会的一切力量,使更多的人树立 废旧电池必须回收利用的观念,从而自觉参与回收活动。
3.3针对企业的措施。制造企业是产品的生产者,它在回收物流合理化中是一个关键环节,如果能解决好制造企业的问题,就能促使回收物流的合理化。生产或制造商品企业的生产原料可采用原物 料、再生物料,制造过程中采用可再用的工具或器械,生产过程剩余的废弃品或物料可以进行适当的资源回收,并在生产时就要注意到产品的回收问题,尽量做到绿色生产, 从源头上提高物品的回收活性。以立法的形式明确制造企业承担废旧家电回收利用的责任。与此同时,国内的一些科研单位和企业也已经研发出来相关的技术,如河南省新乡电池厂已经有科技人员设计出了废旧电池回收再利用的成套技术和生产设备;辽宁省鞍山市开发成功了废旧电池回收再生资源及无害化处理工艺,这些技术完全可以互相借鉴,择优推广。
3.4针对公众的措施。应增强家电用户的环保意识,使其认识到随便丢弃废旧电池的危害性。既造成环境污染,又造成资源的浪费。消费者从一定程度上影响着制造企业在原料选择和制造方式中的取向,如果对消费者的购物意向能进行合理引导, 也是为我国回收物流趋于合理化的有效途径。为提高废弃物的回收活性, 消费者还可采用正确的废弃物分类,一方面可增 加资源的复生效率, 另一方面也可减少废弃物对 于环境的污染。除此之外,公众要加强自我的回收意识,要注意废弃物的分类,这样便于废弃物的再转手处理,便于分类和回收再利用。只要大家一起努力,肯定会将废旧电池的回收处理的更好。这样废旧电池的污染就不会那么大了,我们的人体的伤害会变得很小再者环境也会受到保护。
3.5实现循环经济,打造资源节约型社会是历史的必然选择
首先,从保护环境角度讲,即便到了一次性干电池都已实现无汞化,废旧电池的循环再利用也必须坚持做好。更何况目前电池无汞化进程并不乐观,规模较大的电池生产企业能做到低汞、无汞化,而大量小企业由于资金、技术、成本等原因,其生产的电池仍存在高汞现象。
其次,从节约资源的角度讲,更要作好回收处理工作。有统计资料表明,我国每年用于生产干电池要消耗锌12万t;二氧化锰20万;铜2万t;汞数十吨,还有相当多的氯 化锌、石墨、沥青、不锈钢等,这些资源需要经过采矿、选矿、冶炼等过程获得。大量一次性废旧电池不回收,不但污染环境,还浪费了宝贵的金属资源,这些都是不可再生资源,这不符合科学发展观要求。目前我国资源、能源短缺日趋严重,环境污染形势日益严峻,搞好废旧电池的回收处理,是落实科学发展观,实现循环经济,打造Y源节约型社会的必然选择。发达国家在废旧电池回收利用方面已有很多成功经验和模式可予借鉴。
参考文献:
[1]邓志新.中小外贸企业服务外包模式探索[J].特区经济,2012
[2]刘娟.小额跨境外贸电子商务的兴起与发展问题探讨―后金融危机时代的电子商务及物流服务创新[J].对外经贸实务,2012
篇2
新能源汽车的动力电池性能会随着使用次数的增加而衰减。随着中国新能源汽车数量的增加,达到使用寿命的动力电池组将会大量淘汰,动力电池能否有效回收利用将直接影响新能源汽车产业的可持续发展。目前我国已经开始加强对动力电池回收利用工作的技术指导和规范,通过建立上下游企业联动的动力电池回收利用体系,防止走其他废弃物治理走过的“先乱后治”的老路。不过虽然政策的大方向已明,但动力电池回收利用的市场则比较迟缓。其中在回收技术水平和回收体系建设上,我国应加快速度向国外企业学习。
动力电池回收将成为重要问题
发展新能源汽车是大势所趋,中国各家汽车企业也纷纷进军新能源汽车领域。去年,我国新能源汽车产量已跃居全球第一,全年汽车生产340471辆,销售331092辆,同比分别增长3.3倍和3.4倍,可以说我国新能源电动车产业已迎来生产的高峰期。进入2016年,行业相关人士也估计预计新能源汽车将会翻倍增长,新能源汽车产量也会持续扩大。
毫无疑问,发展新能源汽车有很多优点,大多数人一提到新能源汽车,总能说出诸如节能、环保等一系列优点,但是发展新能源汽车可能带来的弊端,知道的却寥寥无几。从汽车的使用寿命来看,一个严肃的问题已经摆在了现实面前,那就是再过几年,第一批在中国面世的新能源汽车电池即将面临着更新换代,那么淘汰下的废旧电池如何安全处理将成为重要的问题。
据悉,从新能源汽车的成本构成来说,价格为30万的新能源汽车的电池成本在10万元左右。虽然动力锂电池的使用寿命大概是20年,但是用于汽车,其寿命一般只有5-8年,因为它的容量衰减到初始容量80%以下时,电动汽车的续航里程就会明显减少。其中磷酸铁锂材料电池性能剩余70%时,就需要退役,如果性能剩余50%则直接进行拆解;三元锂电池性能在70%时同样需要退役。所以汽车动力电池在5年左右就需要更换。
行业相关的数据则更给出这个不容忽视的现实。
据行业内估计,2015年我国新能源汽车电池累计报废量约为2―4万吨,该数字将以每年2万吨左右的数量递增,到2020年,仅锂电池年报废量就将达到12―17万吨。这些电池如果不及时地进行回收和处理,将会对环境造成二次污染。数据显示,20克的手机电池可使1平方公里土地污染50年左右,那么几吨重的电动汽车动力电池废弃在自然环境中,势必会对环境造成更大的污染。
与此同时,我国新能源汽车电池产业的产能也在快速增加。其中2015年电池产业投资大概是1千亿元,在建、核建的产能1800亿瓦时。这么大的电池产能,五六年之后就进入大规模淘汰期,谁来回收?回收产业在哪里?都成为目前亟需解决的问题。
而且作为“静脉产业”的一种,我国对动力电池的回收利用尚没有成熟的经验。根据国外的资料,电池回收的技术路线相当复杂,比如在对废锂电池的处理上,首先要对其进行预处理,包括放电、拆解、粉碎、分选;拆解之后的塑料以及铁外壳可以回收;然后再对电极材料进行碱浸出、酸浸出,多种程序之后然后再进行萃取。这套程序工艺复杂,且成本较高,如何让企业能够进入该行业并取得一定的利益也都成为潜在的问题。
国家明确:不走“先乱后治”的老路
过去三十年来,中国的经济发展实际走的还是“先污染后治理”的老路。中国以出口为导向的经济,除去钢铁、煤炭,水泥、造纸、化工、纺织、印刷、材料等等行业,基本全是污染大户,这种遍地开花式的污染态势,已经让中国的土地在极短的时间内承受了大量污染之殇。
新一届的政府已经明确,未来中国不走“先乱后治”的老路,因为严重的空气污染、水体和土壤污染已经导致国家巨大的经济损失。所以我们看到最近两年来,反腐败之外,反污染成为考察官员的又一个重要抓手。
今年1月4日,被称为“环保钦差”的中央环保督察组正式亮相,首站选择河北进行督察。今年5月3日,中央环保督察组向河北省反馈了此前进驻督察情况。其中“河北省对环境保护工作的重视程度和工作力度,与中央要求和群众期待仍有较大差距”、“原省委领导对环境保护工作不是真重视,没有真抓”……这些毫不留情的批评直指问题要害。这是中央环保督察组的首次亮剑。通过严格落实环境保护主体责任,强化“党政同责”和“一岗双责”,破除环境治理积年顽疾,环保督察被寄予厚望。
对于新能源汽车的动力电池的回收利用,国家也没有懈怠。
2016年1月,工信部、发改委、环保部、商务部、质检总局五部委联合下发《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》(简称《技术政策》),这是在2015年9月出台的征求意见稿基础上,正式下发的关于新能源汽车动力电池回收利用的指导性政策。尽管这一政策并非强制性政策,但五部委联合下发还是足以说明政府对于这一问题的重视程度。科技部部长万钢也在1月23日举办的“中国电动汽车百人会2016”上明确表示:“我们要高度关注一件事,要加快研究动力电池的回收和再利用。”
发改委有关负责人表示,《技术政策》出台的主要目的,就是加强对动力电池回收利用工作的技术指导和规范,明确动力电池回收利用的责任主体,指导相关企业建立上下游企业联动的动力电池回收利用体系,此举有助于培育良好的再利用体系,防止走其他废弃物治理走过的“先乱后治”的老路。
值得注意的是,为了构建起电池回收再利用的可追溯体系新版,《技术政策》明确提出将建立动力电池编码制度。据悉,具体编码工作由生产企业负责,国家汽车标准化主管部门将尽快制定动力电池产品编码标准;动力电池生产企业(含进口商)要对所生产(或进口)的所有动力电池产品进行编码,并建立可追溯系统。
此外,为了提高新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用水平,工业和信息化部还制定了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,自2016年3月1日起施行。
企业布局刚刚开始
虽然政策的大方向已明,但动力电池回收利用的市场的启动则相对缓慢。由于我国在电池再利用技术上还有一些障碍,特别是由于动力电池重量体积大、材料种类繁多、电池单体一致性差以及寿命预测评估复杂等特点,车用动力电池不仅回收利用技术难度大,而且尚无创造回收利润的能力。所以整个回收产业现在还处于散、小、乱、差的程度。
总体而言,动力电池回收在中国还是一块“难啃的骨头”,油水很少。如果没有国家政策的牵头、没有补贴,那么一定难以形成气候。很多人士估计,不排除在未来,国家会制定对这一特殊领域的补贴政策和支持性政策,另外国家也对回收技术研发准备了大量的专项资金以吸引企业投资,所以一些公司开始布局动力电池回收利用的市场。
比如新三板公司鼎端装备就在今年4月公告,称与清华大学核能与新能源技术研究院签署“新能源汽车废旧动力蓄电池回收设备研制”合作与开发协议。据悉,二者具体合作内容为:新能源汽车动力用锂离子电池的回收设备的研制;新能源汽车动力用金属氢化物镍电池的回收设备的研制;新能源汽车动力用超级电容器的回收设备的研制。而合作期间清华大学核能与新能源技术研究院不得与第三方进行同样内容的合作。
据了解,清华大学核能与新技术研究院徐盛明教授团队于2002年开始从事锂离子电池回收项目研究,多次承担和参与国家自然科学基金项目。经过多年的不断钻研,在锂离子电池回收领域积累了丰富的技术储备。
在美上市的豪鹏国际集团旗下子公司赣州市豪鹏科技有限公司的“废旧镍氢、锂电池回收利用项目”则在不久前获得了国家发改委2015年中央预算内投资计划节能循环经济和资源节约重大项目资金。此次专项资金的下达,是国家部委对赣州豪鹏在新能源汽车动力电池回收及无害化处理领域的重大支持。
据悉,赣州豪鹏年处理10000吨各类废旧电池、电池极片等原料的废旧电池回收利用项目已在江西省赣州市开始实施,项目主要针对新能源汽车动力电池和各类电子产品的报废电池,利用先进的环保工艺和设备进行无害化处理,目前已和国内多家新能源汽车工厂建立战略合作伙伴关系,同时与上百家政府、企业单位签署废旧电池及废弃电子产品定点回收处置协议,共同推进废旧电池绿色回收体系的建设。2015年,公司与中国科学院过程工程研究所签署合作协议,开始共同推进新能源汽车动力电池梯次利用及回收处理。
南都电源则在其2015年年报中表示,公司未来将逐步开展锂电、电子类产品领域的回收业务,打造循环经济领域的产业平台,为公司向系统集成、运营服务战略转型奠定产业基础,进一步提升产业链优势。
中国开采“城市矿山”企业格林美也在年报别指出,公司将在原有优势的废旧电池回收体系与报废汽车回收处置体系基础上,积极拓展动力电池回收模式,开展动力电池梯级利用体系建设,与比亚迪公司合资设立储能电站(湖北)有限公司,推动构建“材料再造---电池再造---新能源汽车制造---动力电池回收利用”的新能源产业价值链与循环产业链。
福建著名的新能源电池生产企业宁德时代具备动力和储能电池领域完整的研发、制造能力,目前也在研究三元电池的回收利用工作。
另外,为鼓励生产企业回收动力电池,不少地方政府已开始积极探索。比如上海政策显示,车企回收动力电池政府将补助每套1000元;深圳则建立动力电池利用和回收体系,每卖一辆车厂商拿出600元、政府拿出300元,用于回收动力电池,初步建立电池回收的机制。
从各个企业的发展动向来看,中国处置废旧动力电池的关键还是突破技术瓶颈,找到一条既环保又经济的可行路径。相关企业是否能够成功,还在于能否通过开发可行的商业模式,为今后大规模处置提供解决方案。
日本和德国的经验可供参照
在废旧动力电池的回收上,日本和德国车企不仅成功实现了动力电池中的多次利用,还在全球建立了梯次回收产业链,值得国内企业学习。
比如丰田(含雷克萨斯)自2000年起,到目前已经在欧洲累计销售了100多万辆混动车,比目前我国的新能源汽车保有量还要大。2011年,丰田在本土启动回收镍氢电池的项目。
丰田与住友金属合作,借助后者世界一流的高纯度提取技术,丰田实现了混合动力车动力电池中镍的多次利用,该项业务可回收电池组中50%的镍;同时,丰田化学工程和住友金属矿山配置了每年可回收相当于1万辆混合动力车电池用量的专用生产线;而2012年,本田则与日本重化学工业公司合作配置了类似的生产线,这条生产线可以回收超过80%的稀土金属,用于制造新镍氢电池。回收电池虽然是责任所在,但日企主要依靠回收金属(包括对日本来说极为宝贵的稀土元素),作为回收产业驱动力。
同时,为了延长动力电池的使用寿命,避免处理高峰的产能限制。丰田还推进动力电池梯次利用项目。2015年,丰田将凯美瑞混合动力车的废旧电池用于黄石国家公园设施储能供电。日产也与住友合作利用电动车聆风的废旧锂电池开发蓄电池系统,作为太阳能发电的辅助储能系统,用于在夜晚和光照不足天气下的独立供电。住友商事与日产合资成立的4REnergy公司,以电动车EV废旧锂电池的商业再利用为目标,其公司成立5年来,已经成为商业上最成功的锂电池回收企业。
德国戴姆勒早在2007年其第一代电动版smart就已问世。到了2015年6月已经推出了第三代smart fortwo electric drive电动版。由于动力电池的梯次利用一方面可以实现节能,另一方面梯次利用得到普及还会极大地降低新能源汽车的成本。基于这一想法,德国戴姆勒就联合多家相关背景的企业成立了合资公司,着手建立全世界最大的退役电池储能电站,用于平衡整个德国的电网压力。预期打造的储能电站容量13兆瓦时,储能装置全部来自退役的smart电动版的动力电池。
篇3
核心问题还是在铅蓄电池下游产业链上。由于门槛低、技术含量较低,在利益的驱使下,个体户反而成为废旧铅蓄电池回收的主力军,这也成为整个行业中污染最大的环节。而在这个产业链下游的小冶炼厂又由于冶炼过程中的污染成为众矢之的。
中国电池工业协会理事长韩作和中国电池工业协会综合业务工程师张昱告诉《中国经济和信息化》记者,铅蓄电池回收的无序,是因为铅成为了利益的载体。如何解决回收的无序难题,中国电池工业协会提出,只有通过建立铅资源跟踪系统才能从根源上处理好这个问题。
CEI:铅蓄电池回收行业本身是从个体户发展而来,他们中有些发展成了今天的大型企业,但回收这个环节至今被个体户继续“垄断”着,你如何看这个现象?
韩作樑:铅蓄电池无序回收是因为它是个利益载体——跟地沟油似的,几万个个体户,政府和企业怎么跟他们竞争?如何解决这个问题我们呼吁了很长时间,至今难以见效。无序的原因就是因为没有一个部门来管这个事情,但却也绝不是一个部门就能推动的事情。
CEI:高价买回来的废旧铅蓄电池是不是会变相推动新电池的价格?
韩作樑:新电池是买铅,废电池是卖铅,两个都是利益。所以回收价格越高,铅的价格就越高。由于回收成本高,生产企业为了获利,新产品卖的价格自然也要水涨船高。
CEI:如何打破个体户“垄断”铅蓄电池回收这一环节?
韩作樑:我们现在正准备向国家有关部委打报告,要实行更为有效的“以旧换新”措施来解决这个混乱的局面。
张旻昱:这个是我们协会正在做的一个课题,主要针对国内铅蓄电池解决方案的研究,提出来的技术路线有多种,目的是让无序回收变有序,其中一种方案是“以旧换新”。
同时,我们提出了保证金补偿制度。这个也是为了鼓励“以旧换新”,跟“以旧换新”配套。就是说,针对已有铅蓄电池的消费者就实施“以旧换新”策略,而针对新买消费者,他们就得支付一定的保证金——主要是为了提高小商小贩的违法成本,同时提高消费者主动将废旧电池返还至有序回收体系的个人意愿。
CEI:欧美在处理铅蓄电池回收方面的经验可否借鉴?
张旻昱:小冶炼厂可以通过管理监督取缔掉,但是非法企业就难办了。这一方面需要社会监督,另一方面需要政府制定相关法律,就是要提高他们违法的成本。比如在德国等欧洲国家,只要发现你是非法冶炼的,就会处以高额罚金。这对企业来说是致命的打击。
他们的罚款也不是留给政府,而是给那些做得好的企业以补贴。不仅如此,如果被处罚的企业还要继续生产,就得正式登记,需要进入行业登记系统。进入登记系统后,所有的生产行为都受监控,这种监控甚至到了每公斤铅的价格都能算出来,也知道铅的流向和来源。
CEI:大企业的销售网络是比较健全的,那么回收与销售是否可以对接?
张旻昱:相关政府部门都比较支持企业利用自有销售网络形成整体回收体系,然后通过产业联盟,相当于构建一个大的联合体,可以形成一个逆向物流回收体系。无论从经济和社会意义层面,还是从可操作性方面分析,回收废旧蓄电池,从大企业的销售网络推回去形成一个逆向物流体系是最有可行性的。
CEI:消费者是否也应该自觉承担起相应的责任和义务?
韩作樑:消费者必须承担责任!改革开放以来消费者受益不受益?这个疑问的答案是肯定的,既然消费者是受益者就必须承担责任。在国外,消费者是必须把废旧铅蓄电池交给有资质的回收站点。不仅要交,还要付钱。
当然国家责任更重,环保既是公民的事,更是国家的事。你向企业和纳税人征税了就必须承担起相应的责任。
CEI:信息化手段是否有助于解决这一难题?
张旻昱:当然,对铅蓄电池行业的企业可以通过建立注册机制来统配管理。因为社会各界均注重铅使用和污染问题,所以只要利用这个系统对铅的流向进行追踪,即对每一吨铅从哪儿来到哪儿去,进行系统的跟踪和核查。这个跟踪是对整个产业链的跟踪,从回收企业到冶炼厂,到铅蓄电池生产企业,再到下游使用企业,甚至是消费者。
在德国,生产企业的铅资源有进有出,相关部门通过铅资源进行加减来核对,进货和出货一旦没有对等,企业就会被列入重点监控对象,如果查到问题就会被处以高额罚金。
CEI:国内也迫切需要建立一套行之有效的监控系统?
张旻昱:解决问题之前,是需要花一定时间弄清问题的,大概需要一年左右的时间。现在都知道回收有问题,到底问题出在哪里,什么人在干?到底是什么人在收铅板,又是往什么冶炼厂送?政府光管小商小贩没用,全国那么多人怎么管得过来,就算立法了管也够受的。
所以,现在最迫切需要的是一个流转监控体系,就是把电池生产企业、再生铅企业,最好还能把回收企业纳入到这个体系中,这样就能让所有的铅的来龙去脉搞清楚。且先不说哪家企业做得好,哪家做得不好。先找到哪家企业的铅进货出货是有问题,至少得先知道哪个地方有非法回收的企业存在,然后才能去做。找到了具体的问题症结和关键所在,才能着手采取办法去解决。
篇4
关键词:制动能量回收电动汽车镍氢电池Simulink模型
电动汽车(EV)的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。在EV性能提高并逐步迈向产业化的过程中,提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。尽管蓄电池技术有了长足进步,但由于受安全性、经济性等因素的制约,近期不会有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一个非常关键的问题。
制动能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。电动汽车采用电制动时,驱动电机运行在发电状态,将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电,对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。国外有关研究表明,在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。
目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保证与充电特性等多方面的问题。研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。本文对上述问题作了一些积极的探索,并得出了一些有益的结论。
1制动模式
电动汽车制动可分为以下三种模式,对不同情况应采用不同的控制策略。
1.1急刹车
急刹车对应于制动加速度大于2m/s2的过程。出于安全性方面的考虑,急刹车应以机械为主,电刹车同时作用。在急刹车时,可根据初始速度的不同,由车上ABS控制提供相应的机械制动力。
1.2中轻度刹车
中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程,可分为减速过程与停止过程。电刹车负责减速过程,停止过程由机械刹车完成。两种刹车的切换点由电机发电特性确定。
1.3汽车长下坡时的刹车
汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时,可完全由电刹车提供。其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。限制因素主要为电池的最大可充电时间。
由于电动汽车主要工作在城市工况下,所以本文将研究重点放在中轻度电刹车上。
2制动能量回收的约束条件
实用的能量回收系统应满足以下要求:
(1)满足刹车的安全要求,符合驾驶员的刹车习惯。
刹车过程中,对安全的要求是第一位的。需要找到电刹车和机械刹车的最佳覆盖区间,在确保安全的前提下,尽可能多地回收能量。具有能量回收系统的电动汽车的刹车过程应尽可能地与传统的刹车过程近似,这将保证在实际应用中,系统有吸引力,可以为大众所接受。
(2)考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。
电动汽车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机,应针对不同的电机的发电效率特性,采取相应的控制手段。
(3)确保电池组在充电过程中的安全,防止过充。
电动汽车中常用的电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池。充电时,避免因充电电流过大或充电时间过长而损害电池。
由以上分析可得能量回收的约束条件:
(1)根据电池放电深度的不同,电池可接受的最大充电电流。
(2)电池可接受的最大充电时间。
(3)能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。
本项目原型车为XL型纯电动车,驱动采用异步交流电机,额定功率为20kW,峰值功率为60kW,额定转矩为53Nm,峰值转矩为290Nm,持续输出三倍额定转矩时间不小于30s,额定转速为3600r/min,最高转速为9000r/min。蓄电池采用24节100Ah镍氢电池,其瞬时充电电流可达1.5C(C为电池放电倍率),即150A。在充电电流为0.5C时,可持续安全充电。实验表明,在电机转速为500r/min时,充电电流小于6A。可设此点为电刹车与机械刹车的切换点。
3制动能量回收控制算法
3.1制动过程分析
经推导可得,一次刹车回收能量E=K1K2K3(ΔW-FfS)。
特定刹车过程中,车体动能衰减ΔW为定值。特定车型的机械传动效率K1和滚动摩擦力Ff基本上是固定的。对蓄电池来说,制动能量回收对应于短时间(不超过20s)、大电流(可达100A)充电,因此能量回收约束条件(2)可忽略,充电效率K3也可认为恒定。对于电机来说,在制动过程中,其发电效率K2随转速和转矩的变化而变化。制动距离S取决于制动力的大小和制动时间的长短。
由以上分析可知,如果电池状态(包括放电深度、初始充电电流强度)允许,回收能量只与发电机发电效率和刹车距离有关。在满足制动时间要求的前提下,通过调节电机制动转矩可以控制电机转速。
3.2控制算法
控制策略可描述为:在满足刹车要求的情况下(由中轻度刹车档位决定),根据能量回收约束条件(1)和(3)的不同值,确定最优制动力,使回收的能量达到最大,即电流对时间的积分达到最大。为了与平常的刹车习惯相符合,令制动力随刹车时间呈线性增长,即Fj=Fo+Kt。问题转换为寻找最优的制动力初值Fo和制动力增长系数K。
我国常用的轿车循环25工况规定,汽车最高速度不超过60km/h,加速度变化范围为-1.5m/s2~1.5m/s2。为了体现城市工况下汽车制动的典型性,同时保证安全性和平稳性,考察如下制动过程:电制动初始速度为60km/h(对应电机转速为4500r/min),电制动结束速度为5.4km/h(对应电机转速为500r/min),要求加速度的绝对值小于2m/s2,速度曲线尽量平滑。中度档位刹车时规定制动时间为8s~12s,轻度档位刹车时规定制动时间为12s~18s。下面只讨论中度档位刹车情况,轻度档位刹车情况与之类似。
镍氢电池(100Ah)在常温以0.5C放电时,电池单体电压变化范围为12~15V,但电池主要工作于平台段,即12.2~13V。为讨论问题方便,认为电池单体端电压为12.5V,总电压等于300V。据此假设,计算所得的充电电流误差不超过6%。
电机在不同的转速与转矩运行时,实测的效率曲线类似指数函数。为了处理方便,可将效率曲线分三段线性拟合成如下函数(拟合误差不超过5%,其中n为电机瞬时转速):
与此相对应,可将制动过程分成三个阶段:
第一阶段:电机转速变化范围为4500r/min~3600r/min,电机发电效率为0.9,要求制动时间t1≤3s。
取制动转矩为60Nm,即F0=1860N,K=20,可得t1=2.62s,平均加速度约为-1.29m/s2。计算可知,充电电流I单调减小,IMax=It=0=75.75A。
第二阶段:电机转速变化范围为3600r/min~1500r/min,电机的发电效率变化范围为0.9~0.82,要求制动时间t2≤5s。
此时问题归结为在约束条件下的最优控制问题。经仿真计算可知,回收能量值随F0、K的增加而单调增加,并且主要由F0决定。当F0较小时,K的变化对制动时间的影响较大。由于电机可运行在三倍过载(140Nm)的情况下,可得最大制动力为4300N。当F0=4300N、K=30时,回收能量取最大值,为274.3(单位:安秒/As),平均加速度为-2.83m/s2。为了满足刹车平稳性的要求,取F0=2300N、K=50。制动时间为4.71s,此时回收能量为262.8As,较最大值减少4.2%,而平均加速度为-1.68m/s2,仅为最大值的59.3%。此阶段充电电流最大值为76.9A。为了准确描述能量回收的效果;引入了一个新的单位“安秒/As”(即时间以秒为单位对电流的积分)来衡量能量的大小。
第三阶段:电机转速变化范围为1500r/min~500r/min,电机的发电效率变化范围为0.82~0.6,要求制动时间t3≤2s。
仿照第二阶段的分析方法可得,取F0=3000N、K=30时,制动时间为1.88s,回收能量为42.1As,平均加速度为-2.01m/s2。此时回收能量较最大值减少2.3%,而平均加速度为最大值的74.1%,此阶段充电电流最大值为35.9A。
4仿真模型及结果
根据汽车动力学理论并结合其它相关方程可得仿真模型:
驱动力合力:Ft=Ff+Fj+Fi+Fw
其中,Ft为作用于车轮上的驱动力合力,Ff为滚动摩擦力,Fj为加速阻力,Fi为坡度阻力,Fw为空气阻力。在城市工况下,Fi和Fw可忽略。
其中,车体质量为M,瞬时车速为V,制动初始车速为V0,电制动结束时车速为V1,充电电流为I,电池端电压为U。其它符号含义与前相同。
在Simulink环境下建立仿真模型,可得电机转速曲线如图1所示,充电电流曲线如图2所示,回收能量曲线如图3所示。
5制动能量回收控制算法功效的评价
以初始速度为60km/h的电制动典型过程为例,经仿真计算可得,回收能量占车体总动能的65.4%,其余的34.6%为机械刹车和电刹车过程中的损耗。以我国轿车25循环工况为例,考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题,回收能量占总耗能的23.3%。
实验证明,本文提出的制动能量回收控制策略是简洁有效的。在典型城市工况下,配备能量回收系统的XL型纯电动轿车运行可靠,可以延长续驶里程10%以上。
6其它相关问题的讨论
锂电池由于比能量高,也是EV常用的动力源。实验证明国内研制的锂电池瞬时(20s)充电电流上限可达1C,对常用的80Ah锂电池而言,其最大充电电流为80A左右。但是出于安全方面的考虑,如果把制动能量回收系统用于锂电池系统,需要严格的限流措施或将电刹车与机械刹车同时作用。
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一、电池的危害及污染途径
电池产品对环境的危害主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池污染物也不同。
一般来说,电池中的有害物质主要有Zn、Hg、Ni、Pb等重金属,铅蓄电池中的H2S04;各种碱性电池中的KOH和锂电池中的IiPP6电解液等。Hg及其化合物,特别是有机汞化物,具有极强的生物毒性、较快的生物富集速率和较长的脑器官生物半衰期。Cd易在动植物体内富集,影响动植物的生长,具有很强的毒性。Pb对人的胸、肾脏、生殖、心血管等器官和系统产生不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育及高血压等。Zn,Ni的毒性相对较小,但超过一定浓度范围时,会对人体产生不良影响和危害。废旧电池中的酸、碱电解质溶液会影响土壤水系的pH值,使土壤和水系酸性化或碱性化。电池的组成物质在使用过程中,被封存在电池壳内部,并不会对环境造成影响。但经过长期机械磨损、腐蚀,使内部重金属、酸碱等泄漏出来进入土壤或水源,就会通过各种途径进入人的食物链:
电池土壤微生物动物循环
粉末农作物食物人体神经沉积发病
其他水源植物食品消化
生物从环境中摄取的重金属可以经过食物链的生物放大作用,逐渐在较高级的生物中成千上万地富积,然后经过食物进入人的身体,在某些器官中造成慢性中毒,日本曾出现过的水病就是汞中毒。
有关资料显示:一节电池产生的有害物质能污染60万升水,等于一个人一生的饮水量:一节烂在地里的一号电池能吞噬一平方米土地,并可造成永久性公害。据估计,全球每年约有320亿节废旧电池被丢弃,而中国每年要消耗这样的电池70亿只……其危害之大不能不令人触目惊心!废电池的回收势在必行。
二、废电池的回收利用
废电池并不是仅给人类带来危害,它里面还蕴含着很多资源。例如纽扣电池含有锂、锰、银等稀有金属;铅蓄电池中含有铅;手机电池中含有镉,这些物质回收价值很高。现已有工厂开始进行这方面的回收、提取工作。另外在普通干电池中还含有锌、铜、锰粉等资源。有人算了一笔帐以全国每年生产100亿只电池计算,全年消耗15.6万吨锌,22.6万吨二氧化锰,2080吨铜,2.7万吨氯化锌,7.9万吨氯化铵,4.3万吨碳棒。废电池中的有色金属是宝贵的自然资源,如果能将废电池回收再利用,不仅可以减少我们对生存环境的破坏,也可以节约资源。
国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种:固化深埋、存放于废矿井、回收利用。
1.固化深埋、存放于废矿井
如法国一家工厂就从废电池中提取镍和镉,再将镍用于炼钢,镉则重新用于生产电池。其余的各类废电池
一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场,但这种做法不仅花费太大而且还造成浪费,因为其中尚有不少可作原料的有用物质。
2.回收利用
(1)热处理
瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂,巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金,400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素,并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过,热处理的方法花费较高,瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。
(2)"湿处理"
马格德堡近郊区正在兴建一个"湿处理"装置,在这里除铅蓄电池外,各类电池均溶解于硫酸,然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属,用这种方式获得的原料比热处理方法纯净,因此在市场上售价更高,而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节(因为分拣是手工操作,会增加成本)。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨,其成本虽然比填埋方法略高,但贵重原料不致丢弃,也不会污染环境。
(3)真空热处理法
德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜,不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池,废电池在真空中加热,其中汞迅速蒸发,即可将其回收,然后将剩余原料磨碎,用磁体提取金属铁,再从余下粉末中提取镍和锰。这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。
以上提到的多是国外处理废旧电池的方法,由于废电池造成的环境问题在我国一直没有引起高度重视,因此,废电池的再生利用、处理处置技术的研究开发几乎等于零,只有少数几个单位在这方面刚刚起步,国内目前非常缺乏先进成熟的废电池处理技术。除了汽车用的铅酸蓄电池被回收利用了之外,其它种类的废电池几乎都是"一扔了之"。
三、我国废电池回收利用现状
㈠废电池回收处理存在的问题
1.回收难。目前大多数国人还不具备自觉回收废旧电池的环保素质。
2.处理难。仅回收,没有处理和再利用的措施。废弃电池处理技术还没有根本解决,这也是一个世界难题,特别是一次电池,原材料品种太多,增加了处理难度。
3.经济效益差。废弃电池回收处理作为一个产业发展是一项复杂的工程,除了在技术上和管理上可行外,还必须在经济上可取。
㈡废电池回收处理情况
目前国内使用最多的工业电池铅蓄电池,其污染物主要为铅和硫酸,这类电池由于原材料单一,且多为大型电池,处理较方便,占电池总成本50%以上的铅(铅化合物)可以重新回炉提炼,外壳多为塑料,也可再生,均具有较高的利用价值,该系列电池的回收已成为商(厂)家的自觉行动,废电池的再生基本不存在技术问题。我国已有一百多家企业,虽然从事再利用的厂家较多,但专业工厂较少,大多是小型和土法冶炼厂和电池生产厂。这些厂一般只再生价值高的铅,对废酸(含铅的盐)、铅泥等利用价值不高的则弃入环境(一些专业从事废品回收的商业部门也只回收铅和塑料)。在再生铅过程中,由于技术落后,还会产生二次污染,如大量SO2和铅蒸汽排入大气中污染空气,处理后的灰渣富集大量重金属,作垃圾处理,污染土壤。
小型二次电池目前使用较多的有镉镍、氢镍和锂离子电池。使用总量只有几亿只,且大多数体积较小,废弃电池再利用价值较低,一般作为生活垃圾处理。
民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品,国内年消费量近80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列,还有少量的锌银、锂电池等品种。由于使用分散,回收难以管理,废弃电池再生成本较大。加上目前还缺少科学、经济的处理方法,废弃电池一般也作为生活垃圾处理。
国外对废旧充电电池普遍采取回收再利用的方式处理,而对于废旧干电池,主要还是集中填埋。一些国家有干电池的处理工厂,但因处理成本过高,效益均不好,要靠政府补贴。我国的情况,目前填埋仍是最好的方式。回收技术应朝着降低成本、尽量避免二次污染的方向发展。同时走发展新型绿色环保电池之路:发展高能量、无污染的绿色电池,在制造之初就将环境污染和资源消耗控制在最小。从而使生产和再生利用形成一个良性循环,才能真正做到利于民又无害于民、无害于自然。
四、废旧电池回收过程中存在的问题及建议
①电池回收后无法处置,一般都采用堆放。堆放过程中电池有可能泄漏或有毒物质扩散。
②由于电池的种类繁多,假冒产品多,也给电池回收带来了困难,有的电池是含汞电池,有的是含镉电池,有的以氯化铵为电解液,而有的则以氯化锌为电解液,因此建议生产厂家用统一的标准标识电池的种类及内含的主要成份,以便回收利用。
③加强宣传力度,增强中国公民的环保意识。
④加强高性能环保型电池的开发,实现普通民用电池的无汞化。
⑤回收处理废电池,国家应从政策上给予扶持。转贴于
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在教师的引导下,组织学生自主进行的综合性学习,联系学生自身生活和社会实际,体现对知识的综合应用的实践性课程。活动本着综合性、实践性、开放性、生成性、和自主性原则,成为综合实践活动课程开展研究的主要形式。
在现代经济的条件支撑下,学校、家庭、社区为学生创设了探索和学习的空间和物质条件,图书馆提供文献资料,计算机网络畅通,家庭为孩子进行信息帮助、提供活动场所。在方方面面努力的基础上,一学期年来累积了一定的经验,有了一定的收获和体会。
一:围绕“小小废电池,环境大问题”这一主题研究,组织学生开展了相关活动。
1、电池与生活的关系
几枚干电池就可以使儿童玩具运转自如,人们所用的手机、手提电脑以及各种钟表都离不开电池。生在现代社会的孩子,大都认识电池,知道电池的用处,真要叫他们说上一说,就难了。真要了解电池,合理地使用电池和处理废电池,可是要痛下苦功了。于是,队员组成小队开展活动,有的上网收集信息、有的泡图书馆整理资料、有的亲自到居民家去采访去感受、还一起到回收站去调查,学生总算对废电池有了一个总体、宽泛、初浅的了解。
2、电池对人类的危害
犜谌嗣堑娜粘I活和生产实践中,电池发挥着不可替代的作用。越是这样,让人们认识电池对人类的危害就越加地重要。这也是我们选择这一课题的主要目的。通过让学生亲自对“废电池”开展调查和考察,体验课程探究的过程与方法,引起他们对“废电池”的关注,使学生从多角度认识、分析、探讨“废电池”,从而了解废电池对人类的危害,对他们渗透减少污染、保护环境的意识。
电池对环境的危害:有关资料显示,一节一号电池烂在地里,能使1平方米的土壤永久失去利用价值;一粒纽扣电池可使600吨水受到污染,相当于一个人一生的饮水量。在对自然环境威胁最大的几种物质中,电池里就包含了汞、铅、镉等多种,若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋,或者随手丢弃,渗出的汞及重金属物质就会渗透于土壤、污染地下水,进而进入鱼类、农作物中,破坏人类的生存环境,间接威胁到人类的健康。
牭绯囟匀颂宓奈:猴樱夯岱⑸骨质改变和贫血;铬:会引起胃肠道溃疡和肾损伤;镍:有致癌倾向,还可导致心肌损伤;汞:可通过血脑屏障进入中枢神经,造成植物神经紊乱甚至性格改变;铅:被摄入后不易排泄,高血铅会导致儿童行为异常和低智商;锰:虽为人体所需的微量元素,但吸收过多也会引起中毒。
3、废电池的再利用
通过调查,同学们发现,我市对废电池的回收情况不容乐观,到现在为止还没有一个回收站专门回收处理“废电池”,对“废电池”的回收也没有一个打算和计划,更别说是再利用了。为此,同学们向回收站的叔叔阿姨提出了建议,希望通过他们向上级进行反映,加强“废电池”的回收和管理力度,并且向他们介绍了世界上发达国家处理回收废旧电池的做法。活动小组的这一做法,得到了有关领导的好评。
德国:据环保专家介绍,为加强对废电池的回收管理,德国实施了废电池回收管理新规定。规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收,商店和废品回收站必须无条件接受废电池,并转送处理厂家进行回收处理。同时,他们还对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度,即消费者购买每节电池中含有一定的押金,当消费者拿着废旧电池来换时,价格中可以自动扣除押金。
4、走出校门,收集废电池
为了加强对“废电池”危害的宣传力度,也为了提高人们对“废电池”的认识,从而把妥善处理“废电池”当成人们生活中的一个自觉行为,同学们走出校园,收集废电池。在这个活动中,小组成员之间团结合作,增进了友谊,培养了合作意识,并且通过与人交流,增强了同学们的与人交往的能力,同时了进一步增强同学们的环保意识。同学们的行动由不被人们理解,到受到了社区居民的好评。
二、在综合实践活动课程中,为学生打开一个开放的学习途径,结合中队、小队、个人活动形式,学生开展了研究性学习。
1、通过活动,拓展了学习和活动的空间,学生亲身参与实践,注重亲身经历,自主学习和实践,在开放的学习、活动情境中获得积极的体验和丰富的经验。
2、在“小小废电池,环境大问题”的主题研究中,学生通过活动,获得了对电池、环境、对社会、对自我之间的内在联系的整体认识,形成亲近生活、保护环境、关心社会以及自我发展的责任感,从而形成社会发展和生活方式变革所要求的基本品质。学生感受到自己所肩负的责任和使命。
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在化学课上学习了电池的组成后,我得知废旧干电池、充电电池被随意丢弃后,既污染环境,电池的锌皮(铁皮)、碳棒、汞、硫酸化物、铜帽等大量有用资源也被严重浪费了。废电池中95%的物质均可以回收,尤其是金属材料价值很高。因此,这类电池必须严格回收,再生利用。国外许多发达国家对废电池的回收利用极为重视,不仅在商店,而且在大街上都设有专门的废电池回收箱。
在新街口等地,我发现很多分类垃圾箱侧部的废旧电池投放箱很小,并且绝大多数破损严重(没有底部),行人丢进的废旧电池都掉在地上。有人则将电池直接扔在普通垃圾分类箱内。据调查,南京市投入的黄色电池回收桶大多废弃,无专人回收处理,桶内多半是落叶等非电池垃圾。
一次,我在使用投币式自动售货机购买饮料时,受其启发,灵感一闪:能否用电池代替硬币来回收废旧电池?而且现在白色污染仍未解决,亟待加大环保购物袋的推广,如果能用废旧电池来换取环保购物袋,岂不是两全其美。于是,在老师的指导下,我开始进行“废旧电池-环保购物袋自动交换机”的设计。
二、方案构思:
这款自动交换机可交换的物品既可以是环保购物袋,也可以是饮品和小食品等,只是要求投入的废旧电池的数量不同。因此,其货物架为双层,上层用来展示环保购物袋,下层用来展示小挂件、新电池、小食品、听装饮料等货物,以满足不同市民的需要。
三、设计因素分析:
自动交换机主要由钢铁(机身外壳、置物架)、透明玻璃(展示窗)、塑料(数字选择器、货物滑道)、橡胶(取物窗口挡帘)组成。机器的电力来自城市用电和太阳能电池板。环保购物袋应该是牢固、轻便的,其大小、颜色、式样多种,以供人们按个人喜好自由选择。
四、功能设计:
“废旧电池一环保购物袋自动交换机”的工作原理,类似于投币式自动售卖机,使用者在阅读了解机身上的使用须知后,根据文字提示,将相应型号的废旧电池(1号、5号、7号等型号)投入相应形状的投放孔内,机器内的电池识别系统会自动判断投入物是否为有效电池和数量。接着,按下所需型号、式样的环保购物袋的相应编号或其他物品,数量足够,投入的电池将顺着不同型号的输送管道到机器底部。经判断,若投入物为有效电池,自动交换机的放置购物袋钢架就会旋转,使用者所需的购物袋便会落入取物窗口内。电池公司的回收人员每隔一段时间打开机身上的锁,将废旧电池回收。
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雷·舍曼斯基:江森自控的业务主要包括3大部分,即建筑设施、汽车内饰及能源动力业务。2012财年,江森自控的销售收入为420亿美元,其中59亿美元来自于能源动力业务。江森自控能源动力业务是全球领先的电池供应商,产品包括普通铅酸蓄电池、起停系统蓄电池、混合动力系统的高级蓄电池以及纯电动车的锂离子电池。江森自控2012年在全球范围销售了1,3亿块各类电池,这些产品约30%供应整车配套市场,约70%面向售后市场。
AD&S:公司旗下的优乐佳新能源动力电池研发中心有哪些职能?
雷·舍曼斯基:实际上,我们从2007年就开始在中国进行锂离子电池及新能源的研发工作。2011年,我们又投资2100万美元建立了优乐佳新能源动力电池研发中心,在该中心可以完成工程设计、技术研发、小批量试点生产和产品测试工作。
AD&S:目前,环境问题在中国备受关注,公司在环保方面都做了哪些工作?
邱大卫:可持续性是江森自控重要的发展理念之一。蓄电池的回收无论是对于保护环境,还是对于降低制造成本,都有着重要的意义,在这方面我们也是处于国际领先地位的。2008年,在世界自然基金会(WWF)的支持下,江森自控启动了EcoSteps电池回收计划,目前在全球拥有4个专业的回收中心。在美国,97%的蓄电池都会进行回收,这些回收的蓄电池中,99%的材料都可以再利用。
但是目前在中国,如何将那些废旧蓄电池收回来,仍然具有很大的挑战性。这不仅仅需要企业的努力,而是需要整个工业界以及政府共同努力。这是因为蓄电池的回收工作需要通过售后渠道完成,因此只有当售后网络完善后,才能实现高效率地回收。在这方面我们也一直在不懈努力。
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师幼互动,引导幼儿投入
《幼儿园教育指导纲要(试行)》指出:教师在教育过程中应成为幼儿学习活动的支持者、合作者和引导者。因此,教师在开展相应活动时,也应与幼儿一样,是一个参与者,在师幼共同活动的前提下,“润物细无声”,让幼儿不知不觉地投入到活动中去。
利用电子产品引起幼儿兴趣 电动玩具是幼儿最喜爱的玩具之一,可以此作为活动的切入口。当幼儿尽情玩耍之后,会发现电池没电了就要换电池。取出电池,让幼儿认识电池,就会很自然。一节科学活动“各种各样的电池”,能让幼儿在轻松自由的情境中认识不同功能、规格、型号等的电池,而老师所要做的就是陪着幼儿一起发现。
设置疑问有效引导幼儿思考 在充分认识了各种各样的电池之后,老师可顺水推舟地向幼儿抛出话题“该如何处理废旧电池”。一节社会活动“给废旧电池找个家”,将继续成为幼儿讨论和探讨的话题。此时,老师只要将问题环环相扣,一层层地提出,幼儿就能在这些问题中找出答案。
拓展空间有效引导幼儿实践 作为教师,要注意通过环境来潜移默化地影响幼儿。因此,在幼儿园门口特意制作有关电池的宣传海报,让幼儿在参与回收电池的同时,知道电池的其他知识,让环保意识像翅膀一样带领幼儿越飞越高。
幼幼互动,促进互相学习
培养幼儿“喜欢参加游戏和各种有益的活动,活动中快乐,自信”,并“愿意与人交往,礼貌、大方,对人友好”,是《幼儿园教育指导纲要(试行)》在社会领域里所提出的。
榜样作用 在维果斯基的“最近发展区”理论的指引下,科学活动“各种各样的电池”,让平时接触过电池的幼儿自然成了其他幼儿的“小老师”,而没有这方面经历的幼儿就顺其自然地成了一个个忠实的倾听者。教师在“小老师”叙述完之后,再进行适当的补充说明,这样的模式是既符合幼儿为主体、又符合教师为主导的教育理念。
和谐互动 幼儿之间是平等的关系,幼儿在与同伴交往的过程中会显得无拘无束,自己的想法能轻松地表达出来。所以,在“我是环保小标兵”的话题讨论中,幼儿们在交流、分享为主的情景中产生了认知冲突,又促使他们不断解释、反省、调整,以重构自己的概念认知,同时在平等交流的氛围中学会相互理解与合作。
家幼互动,鼓励家长参加
《纲要》强调:“家庭是幼儿园重要的合作伙伴,应本着尊重、平等、合作的原则,争取家长的理解、支持和主动参与,并积极支持、帮助家长提高教育能力。”可见,家长在教育幼儿方面也是具有十分重要的地位的。从幼儿园向家长发放的第一份“家用废旧电池调查表”的统计来看,多数家长缺乏对废旧电池回收利用的关注度,常有随便丢电池的现象。但家长们一致认为:非常支持废旧电池的回收与处理。
以小带大,变被动服从为双向互动从以往家长工作来看,家长参加幼儿园的活动始终处于被动服从的地位,在这种消极的家长态度面前,幼儿也可以反过来影响父母的行为。通过幼儿向家长进行实际的宣传之后,在回收电池的活动中,家长们积极地参加了此次活动。
开展亲子活动,变静态单向传递为动态双向互动 作为一种特殊的早期教育和社会教育,亲子活动可谓是家庭教育的深化和发展。在幼儿园举行的亲子活动“废旧电池的知识抢答”中,家长们使出浑身解数,与幼儿一起冲过一道道关卡。这不仅让有关电池的知识深入人心,最重要的是,家长能更直接地了解到自己孩子在集体中的表现,正确评价孩子的发展水平。
走进社区让环保成为公众的事
《关于限制电池产品汞含量的规定》指出:“对废弃电池的收集、处理,各有关部门要通力合作,积极创造条件,采取多种方式,如废弃物的分类、收集、销售时的以旧换新,同时要加大宣传力度,提高全民环保意识。”笔者认为,要以点带面,扩大活动范围,相信“星星之火可以燎原”。从老师、幼儿和家长储备的经验看来,已可以为社区活动提供初步的服务了。社区是个大环境,带领幼儿进入社区将废旧电池的环保意识带到更大的区域,实现“一人学习、众人受益、共同成长”的学习效果,以“教师带动幼儿,幼儿带动家长,教师、幼儿和家长带动社区”的模式,一步步地进行。
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一、废电池对环境的污染
1、电池的种类及主要有害成分
电池产品可分为一次干电池(普通干电池,主要指锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、汞电池、氧化银电池等),二次干电池(可充电电池,用于移动电话、计算机,主要指镍-镉电池)以及铅酸电池(主要用于汽车)。由于废电池内含有汞、镉、铅、锌、铜、镍等重金属以及废酸、废碱有毒有害物质,排入环境后不易除去,而是在环境中长期累积。可见大量产生的废电池是潜在的环境污染源,对环境和人类健康造成严重威胁。
2、废电池污染环境的过程
目前除直接进入环境的废电池外,废电池有混合收集和分类收集两种方式。与垃圾混合收集的废电池处理方式有堆肥、填埋和焚烧;分类收集的废电池处理方式有临时贮存、填埋和回收利用。在不同情况下,废电池对环境污染的过程分析如下:
2.1直接进入环境的废电池可能引起的污染
直接进入环境的废电池会因长期的腐蚀作用而引起电池包壳破损,导致电池里的重金属和酸碱泄露。尤其是集中堆放的废电池,还会由于电化学腐蚀的微电池作用而加剧电池包壳的腐蚀和污染物泄露的速度,且污染物的释放量相对较大,因此对环境的危害性也就较为严重。将废铅酸电池和镍镉电池中的废酸、废碱及其它成分废电解液直接倒入环境,会引起即时的重金属和电解液污染。据报道,受铅酸废电池中废液污染的土壤,平均含铅量在1-50g/kg范围内,严重超过土壤中铅含量的本底值。
2.2同垃圾混合收集的废电池可能引起的污染
目前大多数废电池进入生活垃圾,随同生活垃圾进行填埋、焚烧、堆肥过程。
我国现今垃圾填埋处置水准较低,许多垃圾处于简单堆放状态,废电池中的重金属及废液会通过渗滤作用直接污染水体或土壤。在填埋场发生反应阶段,更易于金属溶出。
在焚烧过程中,废电池中的金属汞、镉、砷、锌高温挥发而被烟气带走,遇冷空气后凝结成为均匀小粒状物,粒径在1m以下则难以捕集;部分金属物在炉中参与反应生成氯化物、硫化物或氧化物,比原金属元素更易气化挥发,这些物质再冷凝成为小粒状物,最终转化成底灰残留物,从而产生重金属含量很高的灰渣,难于处理。
在堆肥过程中废电池的主要污染作用在于增加了堆肥产品中重金属的总量,且废电池可能同堆肥产品中的其它成分发生作用而导致加速重金属的溶出。
废电池同垃圾共同处理过程中对环境的污染程度取决于废电池在垃圾中所占的比例。
2.3分类收集过程中废电池可能引起的污染
在废电池收集、贮存、运输过程中,由于有些废电池中还残存有能量,有可能引起爆炸等事故。另外,长期的机械或腐蚀作用,废电池可能渗漏而腐蚀容器、运输工具等。在贮存过程中,由于大量重金属集中在一起,在发生淋溶作用时,可能会产生大量重金属溶解进入土壤等现象。
废电池分类收集后进行填埋,其可能引起的污染情况主要也是因为废电池中的重金属通过渗滤作用而影响环境。但若填埋过程符合安全标准,则由于废电池中化学物质污染过程缓慢,对环境产生的污染则较小。
最佳的废电池处理方案是分类收集后再生利用。但如果再生技术落后,再生利用过程也可能产生二次污染。而且若处理不当,则会由于重金属富集可能造成更大的污染。
二、废电池对健康的影响
以上阐述了废电池的主要有害成分及其对环境的污染过程,可见其对环境造成最大的影响是因为其中含有的大量重金属、废酸、废碱等物质渗入大气、土壤及水体,而这些进入环境的重金属物质再经微生物、植物与动物体内转变、富集后,通过食物链,最终影响人类的健康。在对人类自然环境威胁最大的几种物质中,废电池里就包含了汞、铅、镉等多种有害物质。下表列举了废电池中所含主要金属对人体健康危害的情况。
废电池所含主要金属对人体健康的危害元素:
汞 具有致癌性,能引发中枢神经疾病,可能使人发疯致死;其有机汞化合物(甲基汞)毒性最大,可破坏细胞的基本功能和代谢,破坏肝脏功能,使肾功能衰竭。
镉 具有致癌性。主要危害首先使肾脏和肝脏受损害,其后继发骨质疏松、软骨证和骨折;还可能造成肺气肿、贫血;引起泌尿系统功能变化;可能使人体瘫痪。
镍 具有致癌性。对水生生物有明显的危害,镍中毒的特别症状是皮肤炎、呼吸器官障碍及呼吸道癌。
锌 主要毒性症状使胃肠功能失调和腹泻;锌盐可引起皮炎、皮肤溃疡;吸入氧化锌烟尘可引起锌中毒,并产生金属烟雾热症状,引起严重的支气管炎并发肺炎。
铜 铜盐毒性较大,可导致胃肠系统伤害,可发生溶血性贫血,胆汁排泄功能紊乱,引起肝脏损坏。
铅 主要毒性作用是导致贫血,损害神经系统、心血管系统和肾脏,伤害消化系统,影响儿童智能发育及生殖功能障碍。
以上重金属物质对人体的危害,资料上也有报道。如在日本发生的“水俣病”和“痛痛病”就是由于含有汞或镉的工业废水污染了土壤和水源,进入了人类的食物链引起的。而吴宜群等人对田营镇(以回收废旧铅酸蓄电池为支柱产业的一个镇)儿童的生活环境,接触铅的状况,受到的危害进行的调查报告也表明了该镇儿童体内铅负荷明显增高,继而造成的儿童智商较低,生长发育缓慢等后果。
综上所述可见,废电池的不当回收处理对环境以及人类健康的危害程度是十分严重的。
三、对策分析
以上分析了废电池对环境及健康的影响作用,因此废电池的环境管理问题应引起公众、媒体和环境管理部门等多方面的重视。但是废电池的环境管理工作是一项复杂的系统工程,管理过程中应综合考虑环境、经济、技术及行业发展等多种因素,力争做到各因素的合理协调,不可能一蹴而就。需要电池生产企业、环保部门、环卫部门以及公众等多方面遵循一定管理原则,制定实行一定的管理对策,对产生、收集、运输、利用、储存处理的全过程进行统一管理。参考国内外诸多资料,仅就废电池的管理工作提出如下对策,以供参考。
1、从电池生产企业角度考虑
1.1在目前的生产技术水平下,电池生产企业应加强电池生产环境的管理,以保证生产工人的身心健康。应严格控制生产过程中生产废液等有害物质的排放。
1.2应积极调整产品结构,开发新产品,淘汰落后的工艺产品。目前世界各国都提出了电池无汞化的目标,我国于1997年12月31日由国家环保总局等九部委也联合了《关于限制电池产品汞含量的规定》,要求自2006年1月1日起,禁止在国内市场经销汞含量大于电池重量的0.0001%的碱性锌锰电池。同时以镍氢电池、锂电池取代镍镉电池,开发研制新型电池,都将逐步改善电池对环境、健康的危害。有报道表明,美国John Hopkins大学已研制出一种完全不用金属的全塑料电池。此外,细菌电池、纳米技术电池的研究工作也在不断进展。随着科学技术的不断发展,对环境无公害的电池产品必将产生。因此,作为坚持可持续发展战略之一,开发无污染的绿色电池已势在必行,电池生产企业在此方面应成为行业的先锋。
2、从资源再生角度考虑
从资源综合利用的角度出发,废电池中含有大量可用的有价值金属和物质,这些金属的再生比从矿石中提取要容易得多,同时又能消除对环境的影响,因此废电池回收利用,利国利民。但是从预防废电池回收利用处理过程中会造成二次污染的角度考虑,废电池的回收利用应注意以下问题:
2.1回收利用应由具备一定技术条件的、持有特种行业许可证的国家有关部门核准的废物加工利用单位进行。严禁无证无经营权的个体作坊回收。
2.2应注意废电池在收集、运输过程中可能产生的泄露;应建立起完善的废电池运输单独管理制度,以及储存管理制度。把好运输、储存的关口,防止二次污染。在目前回收处理技术较为落后的条件下,应谨慎收集废电池,以免引起局部地区的污染。对目前已收集到的废电池,应当以城市为单位交由市政环卫部门安排场所集中储存,待符合条件的设施建成后再处理或利用。
2.3废电池收集以后的出路在于环境无害化的处理,处理技术的先进程度直接影响着整个管理工作的最终效果。因此,开发先进的废电池处理技术、废电池的再生利用技术和环境无害化处理技术极为重要。
3、从环境管理角度考虑
3.1应加强对电池生产企业的监督管理,尽量减少其在生产过程中对环境造成的污染。加强对废电池再生利用企业的资质审批,严格打击无证无技术的私营小作坊或回收厂。对于含汞量较高的假冒伪劣电池产品也应予以严厉查处。
3.2 尽快制定废电池的回收体制。废电池的回收处理亟待打造"产业链条"。应制定符合我国实际的管理办法及具体可操作的管理实施细则,从而使废电池的处理在产业政策的轨道上运行。各级环保部门、金融机构、科研单位和处理厂家应加强合作,加大投资力度,促进废电池再生技术的开发和产业化进程。
3.3加大宣传力度,增强全民热爱环境、珍惜资源的观念,提高人们对废电池危害性的认识,使人们自觉地加入到废电池回收处理的行列中来。