Νικελοσίδηρος Ακουμουλάτωρ ή Μπαταρία του Έντισον: Λειτουργία και Χαρακτηριστικά

Ποια μπαταρία γίνεται όλο και πιο δημοφιλής μέρα με μέρα, επειδή υπάρχει μεγάλος χώρος ανάπτυξης για τη μετατροπή της μπαταρίας σε μπαταρία υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για ηλεκτρικά οχήματα; Η απάντηση θα ήταν Μπαταρία Νικελίου-Σιδήρου ή Μπαταρία Edison. Με ένα λόγο, η Ni-Fe μπαταρία είναι μια πολύ ανθεκτική μπαταρία. Αυτή η μπαταρία έχει πολύ υψηλή ανοχή σε υπερφόρτωση, υπερξέφυγμα, μικροσχηματισμό κλπ. Αυτή η μπαταρία μπορεί να λειτουργήσει εξίσου καλά, ακόμη και αν δεν φορτίζουμε τη μπαταρία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Λόγω του βάρους της, αυτή η μπαταρία χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπου το βάρος της μπαταρίας δεν έχει σημασία, για παράδειγμα, στο σύστημα ηλιακής ενέργειας, στο σύστημα αιολικής ενέργειας, κλπ. ως εφεδρική. Η διάρκεια ζωής και η ανθεκτικότητα μιας κελίας νικελίου-σιδήρου είναι πολύ υψηλότερες από εκείνες μιας μπαταρίας βλεντζού-ξηλικού, αλλά παρ' όλα αυτά, η μπαταρία νικελίου-σιδήρου έχει χάσει τη δημοφιλία της λόγω του υψηλού κόστους κατασκευής.

Ας δούμε μερικά συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της μπαταρίας νικελίου-σιδήρου (Ni-Fe) ή Edison.

Αυτή η μπαταρία μπορεί να έχει ικανότητα παραγωγής ενέργειας 30 έως 50 kW ανά kg βάρους. Η απόδοση φόρτισης αυτής της μπαταρίας είναι περίπου 65%. Αυτό σημαίνει ότι το 65% της εισερχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας αποθηκεύεται σε αυτή τη μπαταρία ως χημική ενέργεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης. Η απόδοση ξέφυγματος είναι περίπου 85%. Αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία μπορεί να παράγει 85% της αποθηκευμένης ενέργειας ως ηλεκτρική ενέργεια στο φορτίο και το υπόλοιπο αποδίδεται λόγω αυτοξέφυγματος. Εάν η μπαταρία μένει χωρίς χρήση για 30 ημέρες, θα χάσει μόνο 10% έως 15% της αποθηκευμένης ενέργειας λόγω αυτοξέφυγματος. Η μπαταρία νικελίου-σιδήρου έχει σημαντικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, και αυτή είναι περίπου 30 έως 100 χρόνια. Αυτή η περίοδος είναι πολύ μεγαλύτερη από την κανονική διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας βλενζού-ξηλικού, η οποία είναι περίπου δέκα χρόνια. Το νομικό τάσιμα ανά κελί νικελίου-σιδήρου είναι 1.4 V.

Μπαταρία Νικελίου-Σιδήρου

Τα βασικά συστατικά που χρησιμοποιούνται στη μπαταρία Νικελίου-Σιδήρου είναι ο υδροξειδονιος νικελίου(III) ως καθοδικό, το σίδηρο ως ανοδικό και το υδροξειδονιος καλίου ως ηλεκτρολύτη. Προσθέτουμε νικελικό σουλφάτο και σιδηρικό σουλφίδιο στο ενεργό υλικό.

Κατασκευή Μπαταριών Edison

Η ικανότητα του κελίου Ne-Fe εξαρτάται από το μέγεθος και τον αριθμό των θετικών και αρνητικών πινάκων. Η εμφάνιση και των δύο πινάκων σε αυτό το είδος κελίων μπαταρίας είναι ίδια. Και οι δύο πίνακες αποτελούνται από ορθογώνια πλέγματα από σίδηρο που έχει καταχρώματος. Κάθε τρύπα του πλέγματος είναι γεμάτη με υπερβαθύ και λεπτό περιδιαφανές κουτί από χάλυβα που έχει καταχρώματος.

Παρόλο που και οι δύο πίνακες φαίνονται να είναι ίδιοι, περιέχουν διαφορετικά ενεργά υλικά. Τα περιδιαφανή κουτιά από χάλυβα που έχει καταχρώματος των θετικών πινάκων περιέχουν μίγμα οξειδίου νικελίου και τριτομελέσιου άνθρακα, και μερικοί αρνητικοί πίνακες περιέχουν λεπτά σπόρους οξειδίου σιδήρου με λεπτό σκόνη ανθράκου. Σε και τους δύο πίνακες, η λεπτή σκόνη ανθράκου, αναμεμιγμένη με τα ενεργά υλικά, βοηθά να αυξηθεί η ηλεκτρική συγκαχτικότητα. Χρησιμοποιούμε 20% διαλελυμένο καυστικό ποτάσιο ως ηλεκτρολύτη.

Ο χάλυβας που έχει καταχρώματος χρησιμοποιείται για την κατασκευή του σκεύους που περιέχει τον ηλεκτρολύτη και τους ηλεκτρόδες. Δοσίες εβονίτη τοποθετούνται μεταξύ των πινάκων διαφορετικής πολαρότητας για να τους εμποδίσει να έρθουν σε άμεση επαφή και να προκαλέσουν κλείσιμο. Υπάρχει μια άλλη ειδικότητα στη κατασκευή της μπαταρίας Edison ή μπαταρίας νικελίου-σιδήρου, η οποία είναι ότι ο αριθμός των αρνητικών πινάκων είναι ένας περισσότερος από τον αριθμό των θετικών πινάκων, και συνδέουμε ηλεκτρικά τον τελευταίο αρνητικό πίνακα με το σκεύος. Οι πίνακες της ίδιας πολαρότητας συγκολλούνται σε κοινό ταινια, και φτιάχνουν ένα κελί, και συνδυάζοντας αρκετά κελιά, κατασκευάζεται η μπαταρία.

Λειτουργία Μπαταριών Νικελίου-Σιδήρου

Έχουμε ήδη μάθει ότι η κύρια λειτουργία της μπαταρίας νικελίου-σιδήρου είναι η χημική αντίδραση μέσα στη μπαταρία, η οποία είναι γνωστή ως ηλεκτρολύση. Η ηλεκτρολύση είναι τίποτα άλλο από τη χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν υπάρχει