Nikela dzelzs akumulators vai Edisona akumulators Darbība un īpašības

Kura akumulators kļūst arvien populārāka, jo tās var attīstīt līdz augstai enerģijas blītumam elektriskajiem transportlīdzekļiem? Atbilde būtu Nikela dzelzs akumulators vai Edisona akumulators. Vienā vārdā, Ni-Fe akumulators ir ļoti izturīgs akumulators. Šis akumulators ļoti labi iztur pārmērīgu uzlādi, pārmērīgu izlādi, šķērsiezstrādāšanu utt. Šis akumulators vienmēr darbojas labi, pat ja to ilgstoši nelādē. Tā smaguma dēļ šo akumulatoru izmanto tādos gadījumos, kad akumatora svars nav nozīmīgs, piemēram, saules enerģijas sistēmā, vēja enerģijas sistēmā utt. kā rezerves. Nikela dzelza čūskas izturība un izmantošanas laiks ir daudz lielāks nekā svinābas rāgas akumatora, tomēr nikela dzelza akumulators ir zaudējis savu popularitāti tās augstā ražošanas izmaksu dēļ.

Izpēlosim dažas konkrētas īpašības nikela dzelza (Ni-Fe) vai Edisona akumatoram.

Šis akumulators var nodrošināt 30 līdz 50 kW enerģiju uz kg sava svara. Akumatora uzlādes efektivitāte ir aptuveni 65%. Tas nozīmē, ka 65% no ievadītās elektriskās enerģijas tiek saglabāta šajā akumatorā kā ķīmiskā enerģija uzlādes laikā. Izlādes efektivitāte ir aptuveni 85%. Tas nozīmē, ka akumators var nodrošināt 85% no saglabātās enerģijas kā elektriskā enerģija, bet pārējā daļa tiek izlādēta pašizlādes dēļ. Ja akumatoru neizmanto 30 dienas, tā zaudē tikai 10% līdz 15% no saglabātās enerģijas pašizlādes dēļ. Nikela dzelza akumatora izturība un izmantošanas laiks ir būtiski ilgāks, un tas ir aptuveni 30 līdz 100 gadi. Šis periods ir daudz ilgāks par parastā svinābas rāgas akumatora izmantošanas laiku, kas ir aptuveni desmit gadi. Nominalais spriegums vienai nikela dzelza čūskai ir 1,4 V.

Nikel-Dzelzs Akumulators

Pamatkomponenti, ko izmanto nikela dzelza akumatorā, ir nikel(III) hidroksīds kā katoda, dzelzs kā anoda un kalija hidroksīds kā elektrolīts. Mēs pievienojam nikel sulfātu un ferumu sulfīdu aktīvajam materiālam.

Edisona Akumatoru Konstrukcija

Ne-Fe čūskas jauda atkarīga no pozitīvo un negatīvo plāksņu izmēra un skaita. Abi plāksnes šāda veida akumatoru čūskās izskatas vienādi. Abas plāksnes sastāv no taisnstūrveida mrežas, kas izgatavota no nikelaplastētā dzelza. Katras mrežas atvilktnes ir aizpildītas ar saukli un ļoti perforētu nikelaplastēto stāla kastu.

Lai gan abi plāksnes izskatās vienādi, tie satur dažādus aktīvos materiālus. Pozitīvo plāksņu perforētās nikelaplastētās stāla kastes satur nikelā oksīda un pulverizētā ogļu maisījumu, bet dažas negatīvās plāksnes satur drošus dzelza oksīda graudus ar drošu ogļu pultri. Abās plāksnēs, drošā ogļu pultra, kas maisīta ar aktīviem materiāliem, palīdz palielināt elektrisko vedītspēju. Mēs izmantojam 20% saliekto kaustisko potasu kā elektrolītu.

Nikelaplastēts dzelzs tiek izmantots, lai izgatavotu elektrolīta un elektrodu satveri. Ebonīta stabi tiek novietoti starp dažādas polaritātes plāksnēm, lai novērstu to tiešo kontaktu un izraisītu šķērsiezstrādāšanu. Ir vēl viena īpašība Edisona akumatora vai nikela dzelza akumatora konstrukcijā, un tā ir tā, ka negatīvo plāksņu skaits ir par vienu vairāk nekā pozitīvo plāksņu skaits, un mēs elektriski savienojam pēdējo negatīvo plāksni ar konteineri. Plāksnes ar vienādu polaritāti ir apvienotas kopējā jostā, un tās veido čūsku, un savienojot vairākas čūskas, tiek izgatavots akumators.

Nikel-Dzelza Akumatoru Darbība

Mēs jau zinām, ka galvenais nikela dzelza akumatora darbības princips ir ķīmiskā reakcija akumatorā, ko sauc par elektrolīze. Elektrolīze ir neko cits kā notiekošā ķīmiskā reakcija, kad ir strāva, tā var būt gan cēlonis, gan rezultāts. Nikela dzelza čūskas ķīmiskais procesis ir ļoti sarežģīts, jo precīzā formula pozitīvajam aktīvajam materiālam vēl nav pilnībā noteikta. Tomēr, ja mēs varētu pieņemt, ka šis materiāls ir Ni(OH)3, tad mēs varētu to daļēji izskaidrot. Uzlādes laikā nikelā oksīds pozitīvajās plāksnēs tiek oksidēts līdz nikela peroksīdam. Uzlādes process maina dzelza savienojumu negatīvajās plāksnēs līdz porozam dzelzam.

Pilnībā uzlādētā stāvoklī pozitīvās plāksnes aktīvais materiāls ir nikelā hidroksīds [Ni(OH)3], savukārt negatīvās plāksnes kabatās ir dzelzs, Fe. Kad čūska nodrošina strāvu slodzei, pozitīvās plāksnes aktīvais materiāls mainās no Ni(OH)3 uz Ni(OH)2, un negatīvās plāksnes no dzelza uz ferumu hidroksīdu (Fe(OH)2). Elektrokīmiskais process Edisona akumatorā var tikt izteikts ar vienādojumu

Vienādojums izsaka gan uzlādes, gan izlādes fenomēnu. Vienādojuma labā puse ir izlādes fenomēna reakcija, bet kreisā puse izsaka uzlādes fenomēnu. Reakcija notiek, pārvadājot elektronus caur ārējo shēmu uz pozitīvo plāksni izlādes laikā. Izmantojot šo procesu, tiek nodrošināts korozijas dūmu izplūšana, kas rodas elektrolīzes laikā akumatorā, tāpēc nav nepieciešama īpaša rūpība montāžas laikā.

Nikel-Dzelza Akumatoru Īpašības

Pilnībā uzlādētā Edisona akumatora EMF ir 1,4 V. Vidējais izlādes