Nikel Hierroko Bateria edo Edison Bateriaren Funtzionamendua eta Ezaugarriak

Zein bateria egunero popularrago bihurtzen dena, elektrikoa motoko otoitzeko bateria garrantzitsuak diren aldetik? Erantzuna izango litzateke Nikel Hierroko Bateria edo Edison Bateria. Hitz batzuekin, Ni-Fe bateria oso erresistentea da. Bateria honek oso handia dagoen tolerantzia du kargatze gainetik, deskargatze gainetik, korto-zirkuitutan, etab. Bateria hau luze denbora kargatu gabe ere ondo funtzionatzen du. Peso handia duelako, bateria hau aplikazio askotan erabiltzen da, pisua ez dagoela kontuan hartzen, adibidez, energia eguzki sistematan, energia haize sistematan, etab. Nickel-hierro zelula baten iraunkortasuna eta bizitza espedienta plomo azido bateriaren baino handiagoa da, baina oraindik nickel-hierro bateria popularragoa ez da, bere kostu altuagatik.

Ikus dezagun nickel-hierro (Ni-Fe) edo Edison bateriaren ezaugarri espetsifikoen batzuk.

Bateria honek 30tik 50 kW arteko energia eman dezake kilo bakoitzeko. Bateria honen kargatze efizientzia 65% inguru da. Honek esan nahi du 65% input elektrikoak kimikoki gordeko ditu bateria kargatzeko prozesuan. Deskargatze efizientzia 85% inguru da. Honek esan nahi du bateria 85% gordeko dituen energiak emango ditu karga elektriko gisa eta geratzen dena deskargatuko da bateria bere buruak. 30 egun igaro badira, bateria 10-15% bakarrik galduko du gordeko dituen energia bere buruko deskargatzeagatik. Nickel hierro bateria oso luze bizitza du, 30etik 100 urte arte. Periodo hau plomo azido bateria normalen bizitza espedientea baino luzeagoa da, 10 urte inguru. Nickel hierro zelularen tensio nominala 1.4 V da.

Nickel Hierroko Bateria

Nickel hierroko baterian erabilitako osagai nagusiak nikel(III) hidroxido katodo gisa, hierro anodo gisa eta kalio hidroxido elektrolito gisa dira. Nikel sulfato eta ferro sulfido gehitzen ditugu material aktiboari.

Edison Bateriak eraikitzeko

Ne-Fe zelularen kapasitatea positiboen eta negatiboen plaka tamainaren eta kopuruan datza. Plaka positiboen eta negatiboen itxura berbera dute. Bi plakak nikel plateatutako hierrotik sortutako laukizuzena dira. Giltzeriek bete dira nikel plateatutako ahalbidetuak dituzten kotxeletxo finamenez.

Bi plakak berdinak dirudite, baina material aktibo desberdinak dituzte. Plaka positiboen perforatutako nikel plateatutako kotxeletxoak nikel oxieta eta karbon polvoarekin bete dira, eta plaka negatiboei hierro oxieta finamenez bete dira. Bi plakan, karbon polvoa material aktiboarekin batuta, laguntzen du konduktibotasun elektriko handitu. Elektrolito gisa 20% diluatutako potasa kaustika erabili dugu.

Nikel plateatutako hierro erabili dugu elektrolito eta elektrodotan gordetzeko ontziak egiteko. Eboniteko makilak plak desberdinekin kokatu dira kontaktu zuzendik babesteko eta korto-zirkuitoak ekintzeko. Beste xehetasun bat dago Edison bateriaren eraikuntzan edo nickel hierroko baterian, non plaka negatiboen kopurua plaka positiboen kopuruan bat gehiago izan daiteke, eta plaka negatiboa azkena konektatzen da ontziari. Polaritate bereko plakak barra komunean soldatu dira, eta zelula bat sortzen dute, eta zelula anitz konbinatuz, bateria eraikitzen da.

Nickel Hierroko Bateriak funtzionatzeko

Jakina dugu nickel-hierro bateriaren funtzionamendu nagusia bateria elektrolisisa deitzen zaio. Elektrolisisa inor besterik ez da korronte elektrikorik dagoenean gertatzen den erreakzio kimikoa, korronte elektrikoaren arrazoia eta emaitza izan daiteke. Nickel-hierro zelularen quimika oso konplexua da, positiboko material aktiboaren formula zehatza ez dago oraindik benetan ezarrita. Baina Ni(OH)3 dela supos dezakegu, orduan zenbait neurrian azal dezakegu. Kargatzean, positibo plakan nikel konpontzia nikel peroxido bihurtzen da. Kargatze prozesuak hierro konpontzia spongioko hierro bihurtzen du negatibo plakan.

Kargatuta egon daitekeen egoeran, positiboko plakan material aktiboa nikel hidroxido [Ni(OH)3] da, eta negatiboko plakan material aktiboa hierro, Fe. Zelula kargatuta egon daitekeenean, positiboko plakan material aktiboa Ni(OH)3-tik Ni(OH)2-ra aldatzen da, eta negatiboko plakan material aktiboa hierrotik Ferrous hidroxido (Fe(OH)2)-ra aldatzen da. Edison baterian gertatzen den elektrokimika prozesua ekuazio batez adieraz daiteke

Ekuazioak kargatze eta deskargatze fenomenoak adierazten ditu. Ekuazioaren eskubidea deskargatze fenomenoaren reakzioa da, eta ekuazioaren ezkerraldia kargatze fenomenoa adierazten du. Reakzioa elektronen traspaso bidez gertatzen da kanpo-kurtsan positiboko plakara deskargatzean. Bateria barruan gertatzen den elektrolisirik sortzen den korrosio fumea errezervatzen da, horrela ez da beharrezkoa cella montatzeko zuresteko ardurarik.

Nickel Hierroko Bateriak ezaugarriak

Edison bateriaren tenorioa 1.4 V da. Batazana bateko tenorio batazbesteko 1.2 V da eta kargatze batazbesteko tenorioa 1.7 V da zelula bakoitzeko. Bateria mota hauetarako ezaugarriak irudian erakusten dira.

Nickel Hierroko bateriaren tenorio ezaugarriak plomo azido zelularen tenorio ezaugarrietara antolatuta daude. Kargatuta egon daitekeen tenorioa 1.4 V da eta deskargatzean 1.3 V-rentzat eta ondoren 1.1 edo 1.0 V-rentzat murriztu egiten da. Grafikotik ikus daiteke deskargatze tenorioaren beheko muga ez dagoela, horrela bateria output bat emateko aukera ez da existitzen denbora batzuan. Bateriaren tenorioa tenperatura proportzionala da, hau da, tenperatura handiagoa badoa bateriaren tenorioa handiagoa da.
Bateria baten batazbesteko kargatze denbora 7 ordu da eta deskargatze denbora 5 ordu. Bestelako Edison bateriaren ezaugarria da temperatura altuagoan jarraitu egin duten operazioak bateriaren bizitza murrizten du, gertatzen da bateria batek batazbestekoa baino gehiago kargatzen duenean.
Nickel-hierro bateriaren amper-ordu eta watt-ordu efizientzia 85% eta 60% dira hurrenez hurren. 4oC tenperaturan, Edison bateriaren kapasitatea zero bihurtzen da, horrela bateria erabiltu aurret