Nikkel Vasút Akkumulátor vagy Edison Akkumulátor Működése és Tulajdonságai

Melyik akkumulátor növekszik napról napra, mivel nagy fejlesztési lehetőségek vannak, hogy magas energiasűrűségű akkumulátort készítsenek elektromos járművekhez? A válasz a Nikkel-Vas Akkumulátor vagy Edison Akkumulátor. Egy szóban, a Ni-Fe akkumulátor nagyon erős akkumulátor. Ez az akkumulátor nagyon tűrőletes a túlterhelés, túlmelegedés, rövidzárlás stb. tekintetében. Az akkumulátor hosszú időn át jól működhet, még ha nem töltöttük fel. Súlyos súlya miatt olyan alkalmazásokban használják, ahol az akkumulátor súlya nem számít, például a napenergia rendszerben, a szélenergia rendszerben, mint tartalék. A nikkel-vas cella élettartama és tartósága sokkal nagyobb, mint a olajsav-akkumulátor, de a nikkel-vas akkumulátor elhanyagolta lett a magas gyártási költsége miatt.

Nézzünk meg néhány specifikus jellemzőt a nikkel-vas (Ni-Fe) vagy Edison akkumulátorról.

Ez az akkumulátor 30-50 kW energia-szállítási kapacitást képes biztosítani kg-onként. A töltési hatékonysága kb. 65%. Ez azt jelenti, hogy a bejövő elektrikus energia 65%-a tárolódik lekémiai formában a töltés során. A kioltási hatékonyság pedig kb. 85%. Ez azt jelenti, hogy az akkumulátor 85%-át tudja a tárolt energiát elektrikus energiaként szolgáltatni, a többi pedig a saját kioltása miatt veszti el. Ha az akkumulátor 30 napig nem használjuk, csak 10-15% a tárolt energiát veszít el a saját kioltása miatt. A Nikkel-Vas akkumulátor jelentősen hosszabb élettartamú, körülbelül 30-100 év. Ez a periódus sokkal hosszabb, mint a normál élettartam egy olajsav-akkumulátor, ami körülbelül tíz év. A nominales feszültség egy nikkel-vas cella esetén 1,4 V.

Nikkel-Vas Akkumulátor

A nikkel-vas akkumulátor alapvető összetevői a nikkel(III)-hidroxid a pozitív pólushoz, a vas a negatív pólushoz, és a kaliumhidroxid az elektrolizzához. Hozzáadjuk a nikkel-szulfátot és a ferro-szulfidot az aktív anyaghoz.

Edison Akkumulátorok Építése

Az Ni-Fe cella kapacitása függ a pozitív és negatív pólusok méretétől és számától. A pozitív és negatív pólusok kinézete ebben a típusú akkumulátorcellákban ugyanaz. Mindkét pólus nikkellemezre kerített vasról áll. Minden kerítési lyukban van egy cseppes, finom lyukas nikkellemezre kerített acélkocka.

Bár mindkét pólus ugyanúgy néz ki, különböző aktív anyagokat tartalmaznak. A pozitív pólusok lyukas nikkellemezre kerített acélkockái tartalmazzák a nikkel-oxid és a porzsdarabok keverékét, míg a negatív pólusok finom vas-oxid darabokat és porzsdarabokat tartalmaznak. Mindkét póluson a porzsdarabok, amelyek az aktív anyagokkal keverednek, segítenek növelni az elektrikai vezetési képességet. 20%-os koncentrációjú káliumhidroxidet használunk elektrolizzához.

A nikkellemezre kerített vasot használjuk az elektrolizzával és elektrodákkal ellátott tartály készítésére. Ebonite pálcákat helyezünk a különböző polaritású pólusok közé, hogy megelőzzük a közvetlen érintkezést és a rövidzárlást. Van egy másik speciális jellemző a Edison akkumulátor vagy nikkel-vas akkumulátor építésében, amelyben a negatív pólusok száma eggyel több, mint a pozitív pólusok száma, és az utolsó negatív pólust elektrikusan csatlakoztatjuk a tartályhoz. Ugyanazon polaritású pólusokat hozzácsatlakoztatjuk egy közös sávhoz, és így egy cellát, és több ilyen cella kombinálásával készül az akkumulátor.

Nikkel-Vas Akkumulátorok Működése

Már tudjuk, hogy a nikkel-vas akkumulátor fő működése a akkumulátor belül történő kémiai reakció, amit elektrolízisnek nevezünk. Elektrolízis semmi más, mint a kémiai reakció, amely történik, amikor áram folyik, ez lehet a kémiai reakció okát és eredményét is. A nikkel-vas cella kémiai szerkezete nagyon összetett, mert a pozitív aktív anyag pontos képlete még nem teljesen meghatározott. De ha feltételezhetjük, hogy a anyag Ni(OH)3, akkor valamennyire megmagyarázhatjuk. A töltés során a pozitív póluson lévő nikkel-kompozit oxidálódik nikkel-peroxidra. A töltési folyamat a negatív póluson lévő vas-kompozitot spongyos vassá változtatja.

Teljesen feltöltött állapotban a pozitív pólus aktív anyaga nikkel-hidroxid [Ni(OH)3], míg a negatív pólus zsebekben a vas, Fe. Amikor a cella áramot ad a terhelésre, a pozitív pólus aktív anyaga a Ni(OH)3-ból Ni(OH)2-be, míg a negatív pólus aktív anyaga a vastól vaskaliumhidroxid (Fe(OH)2)-be változik. Az elektrokémiai folyamat a Edison akkumulátorban a következő egyenlettel fejezhető ki

Az egyenlet kifejezi a töltési és kioltási folyamatokat is. Az egyenlet jobb oldali folyamata a kioltási jelenség, míg a bal oldali folyamata a töltési jelenség. A reakció az elektronok külső áramkörön keresztüli átadásával történik a pozitív pólushoz a kioltás során. Van lehetőség a korrodáló gáz kiadására, amely a belső elektrolízis során generálódik, így nem szükséges különleges gondoskodás a cella telepítésekor.

Nikkel-Vas Akkumulátorok Jellemzői

Egy teljesen feltöltött Edison akkumulátor emf-je 1,4 V. Az átlagos kioltási feszültség körülbelül 1,2 V, míg az átlagos töltési feszültség körülbelül 1,7 V/cella. Az ilyen típusú akkumulátor jellemzői láthatók az alábbi ábrán.