Nikela Ferabaterio aŭ Edisona Baterio Funkciado kaj Karakterizoj
Kiu baterio pli kaj pli populariĝas tagposttago pro la granda evolua potencialo por transformi ĝin en altenergecan baterion por elektra veturilo? La respondo estus Nikela Fera Baterio aŭ Edisona Baterio. En unu vorto, Ni-Fe baterio estas tre robusta baterio. Ĝi havas altan toleron al superŝarĝado, supermalŝarĝado, mallongcirkvigo, ktp. Ĉi tiu baterio povas funkcii egale bone eĉ se ni ne ŝarĝas ĝin longan tempon. Pro sia peza pezo, ĉi tiu baterio estas uzata en tiuj aplikoj, kie la pezo de la baterio ne gravas, ekzemple, en la sunenergia sistemo, en ventenergia sistemo, ktp. kiel rezervo. La daŭro kaj vivdaŭro de nikela fera celo estas multe pli alta ol tiu de plumbo-acida baterio, tamen la nikela fera baterio perdis sian popularon pro sia alta produktokosto.
Rigardu kelkajn specifajn trajtojn de nikela fera (Ni-Fe) aŭ Edisona baterio.
Ĉi tiu baterio povas havi kapablon liveri 30 ĝis 50 kW energio je kg de sia pezo. La ŝarĝefikeco de ĉi tiu baterio estas proksimume 65%. Tio signifas, ke 65% de la enmetita elektra energio estas konservata en ĉi tiu baterio kiel kemika energio dum la ŝarĝproceso. La malŝarĝefikeco estas proksimume 85%. Tio signifas, ke la baterio povas liveri 85% de la konservita energio al la ŝarĝilo kiel elektra energio, kaj la resto malŝarĝiĝas pro la spontana malŝarĝado de la baterio. Se la baterio restas neuzata dum 30 tagoj, ĝi perdas nur 10% ĝis 15 % de sia konservita energio pro la spontana malŝarĝado. Nikela fera baterio havas signife pli longan vivdaŭron, kaj ĝi estas proksimume 30 ĝis 100 jaroj. Ĉi tiu periodo estas multe pli longa ol la normala vivdaŭro de plombo-acida baterio, kiu estas proksimume dek jaroj. Nomina voltaĵo je nikela fera celo estas 1,4 V.
Nikela Fera Baterio
La bazaj komponentoj uzitaj en nikela fera baterio estas nikel(III) hidroksido kiel katodo, ferro kiel anodo kaj kaliohidroksido kiel elektrolito. Ni aldonas nikelosulfaton kaj ferrosulfidon al la aktiva materialo.
Konstruo de Edisonaj Baterioj
La kapablo de Ne-Fe celo dependas de la grando kaj nombro de pozitivaj kaj negativaj tabuloj. La aspekto de ambaŭ pozitivaj kaj negativaj tabuloj en ĉi tiu tipo de baterioceloj estas sama. Ambaŭ el la tabuloj konsistas el rektangula reto farita el nikel-plakita fero. Ĉiu el la retoj estas plenigita kun malsupra kaj fine perforita nikel-plakita stala skatolo.
Ankaŭ se ambaŭ el la tabuloj aspektas samaj, ili enhavas malsamajn aktivan materialon. Perforitaj nikel-plakitaj stala skatoloj de pozitivaj tabuloj enhavas miksaĵon de oksido de nikel kaj pulverigita karbono, kaj iuj el la negativaj tabuloj enhavas finajn granulojn de oksido de ferro kun fina pulvo de karbono. En ambaŭ el la tabuloj, la fina pulvo de karbono, miksitaj kun aktiva materialo, helpas plibonigi elektran kondukadon. Ni uzas 20% diluitan kaustikan potason kiel elektroliton.
Nikel-plakita fero estas uzata por fari la vazon enhavantan elektroliton kaj elektrodojn. Ebonitaj bastonoj estas metitaj inter la tabuloj de diversaj polarajoj por eviti, ke ili venku en rekta kontakton kaj kaŭzu mallongcirkvon. Estas alia specialaĵo en la konstruo de Edisona baterio aŭ nikela fera baterio, kiu la nombro de negativaj tabuloj estas unu pli ol tiu de la nombro de pozitivaj tabuloj, kaj ni elektrice konektas la lastan negativan tabulon al la vazo. Tabuloj de samaj polarajoj estas solditaj al komuna ŝtropa, kaj ili faras celon, kaj kombinante plurajn celojn, la baterio estas konstruita.
Funkciado de Nikela Fera Baterioj
Ni jam scias, ke la ĉefa operacio de la nikela fera baterio estas la kemika reago ene de la baterio, kiu estas konata kiel elektrolizo. Elektrolizo estas nenio alia ol la kemika reago okazanta, kiam estas fluo de elektronj, ĝi povas esti kauzo kaj rezulto de la kemika reago. La kemio de nikela fera celo estas tre komplika, ĉar la eksakta formulo por la pozitiva aktiva materialo ankoraŭ ne estas bone etablita. Sed se ni povas supozi, ke la materialo estas Ni(OH)3, tiam ni povas klarigi ĝin iomete. Dum ŝarĝado, nikel-komplekso en pozitivaj tabuloj oksidas al nikela perksojdo. Ŝarĝproceso ŝanĝas feran komplekson al spunga ferro en negativaj tabuloj.
En la plene ŝarĝita stato, la aktiva materialo de la pozitivaj tabuloj estas nikel-hidroksido [Ni(OH)3], dum tio en poŝoj de la negativa tabulo estas ferro, Fe. Kiam la celo liveras fluon al ŝarĝilo, la aktiva materialo de la pozitiva tabulo ŝanĝiĝas de Ni(OH)3 al Ni(OH)2 kaj tio de la negativa tabulo ŝanĝiĝas de ferro al Ferroza hidroksido (Fe(OH)2). La elektrokemia procezo en la Edisona baterio povas esti esprimita per la ekvacio
La ekvacio esprimas ambaŭ fenomenojn de ŝarĝado kaj malŝarĝado. La dekstra fluso de la ekvacio estas la reago de la malŝarĝfenomeno, kaj la maldekstra fluso de la ekvacio esprimas la ŝarĝfenomenon. La reago okazas per transfero de elektronj tra la ekstera cirkvito al la pozitiva tabulo dum malŝarĝado. Estas provizoro por doni foron korozan fumon, kiun generiĝas dum la elektrolizo ene de la baterio, do ne necesas speciala atento en montado de la celo.
Trajtoj de Nikela Fera Baterioj
La emf de plene ŝarĝita Edisona baterio estas 1,4 V. La meza malŝarĝvoltaĵo estas proksimume 1,2 V kaj la meza ŝarĝvoltaĵo estas proksimume 1,7 V je celo. La karakterizoj de ĉi tiu tipo de baterio estas montritaj sube en la figuro.
