Меню

Обсуждение темы 171Никель водородные аккумуляторы 187

Никель-водородный аккумулятор

Nickel-hydrogen battery.jpg

Никель-водородный аккумулятор (NiH2 или Ni–H2) — это обратимый химический источник тока, состоящий из никелевого и водородного электродов. [1] Он отличается от никель-металл-гидридного аккумулятора использованием водорода в газообразной форме, хранящегося в сжатом состоянии в ячейке при давлении в 82,7 бар. [2]

NiH2 ячейки с использованием 26% раствора гидроксида калия (KOH) в качестве электролита достигают срока эксплуатации в 15 лет или более при 80% глубине разряда [3] Плотность энергии составляет 75 Вт•ч/кг, 60 Вт•ч/дм 3 [4] . [5] Напряжение на контактах составляет 1,55 В, среднее напряжение на протяжении разряда — 1,25 В. [6] .

Несмотря на то, что плотность энергии составляет только около одной трети аналогичного показателя литиевой батареи, специфическим свойством никель-водородного аккумулятора является продолжительность срока эксплуатации: ячейки выдерживают более чем 20000 циклов разряда [7] при 85% эффективности.

NiH2 аккумуляторы обладают хорошими электрическими свойствами, делающими их привлекательными для хранения электрической энергии на космических аппаратах [8] . Например, МКС, [9] Messenger, [10] Марс Одиссей [11] и Mars Global Surveyor [12] оборудованы никель-водородными аккумуляторами. Телескоп Хаббла, когда его оригинальные батареи были заменены в мае 2009 года спустя 19 лет после запуска, достиг наибольшего числа циклов разряда среди NiH2 батарей на низких опорных орбитах. [13]

Содержание

История

Развитие никель-водородных аккумуляторов началось в 1970 году в COMSAT [14] где впервые были использованы в 1977 году на борту спутника NTS-2 военно-морских сил США. [15]

Характеристики

Никель-водородный аккумулятор объединяет положительный никелевый электрод никель-кадмиевого элемента и отрицательный электрод, включающий катализатор и газ-диффузионную часть топливного элемента. В ходе разряда водород, содержащийся в сосуде под давлением возаимодействует с кислородом никельоксихлоридного электрода. Вода потребляется на никелевом электроде и высвобождается на водородном, таким образом концентрация гидроксида калия в электрлите не изменяется. По мере разряда вккумулятора давление водорода падает, обеспечивая надёжную индикацию степени разряда. В батарее одного из коммуникационных спутников давление при полном заряде было свыше (3,4 МПа), падая практически до (0,1 МПа) при полном разряде.

Если заряженный аккумулятор продолжить заряжать, вода, образуемая на никелевом электроде диффундирует в водородный электрод и там диссоциирует; как следствие, аккумуляторы могут выдерживать перезаряд тех пор, пока рассеивается выделяющееся тепло.

Аккумуляторы имеют недостаток в виде относительно высокого саморазряда, который пропорционален давлению водорода в ячейке; в некоторых конструкциях 50% ёмкости могут быть потеряны после нескольких дней хранения. Саморазряд снижается при снижении температуры. [16]

В сравнении с другими аккумуляторами никель-водородные обладают хорошей плотностью энергии в 60 Вт•ч/кг, и очень длительным сроком эксплуатации на спутниках. Ячейки могут выдерживать перезарядку, случайное нарушение полярности, давление водорода в ячейке обеспечивает хорошую индикацию степени разряда. Однако, газообразная природа водорода означает, что объёмная эффективность достаточно низка, а требуемое высокое давление приводит к необходимости использовать дорогие сосуды под давлением. [16]

Положительный электрод изготавливают из спеченного [17] пористого никелевого диска, который содержит гидроксид никеля. В отрицательном водородном электроде используют связанный тефлоном платиновый катализатор с сепаратором из циркониевых нитей [18] . [19]

Конструкция

Конструкция аккумулятора с индивидуальным сосудом (IPV) состоит из NiH2 ячейки и сосуда под давлением. [20]

Конструкция аккумулятора с общим сосудом (CPV) состоит из двух последовательных NiH2 ячеек и общего сосуда под давлением. CPV обеспечивает несколько большую плотность энергии, чем IPV.

SPV конструкция объединяет до 22 ячеек в общем сосуде.

В биполярной конструкции достаточно толстый электрод является общим: положительным для одной и отрицательным для соседней ячейки в SPV. [21]

Конструкция с зависимым сосудом (DPV) обеспечивает большую плотность энергии при меньших затратах. [22]

Конструкция с общим/зависимым сосудом (C/DPV) является гибридом CPV и DPV с высокой объёмной эффективностью. [23]

Источник



Форум об аккумуляторах AkbInfo.ru

Место для обсуждения аккумуляторов и зарядных устройств

Обсуждение темы: &#171Никель водородные аккумуляторы&#187

Аватара пользователя

Bulbulator Гость
ГостьСообщения: 9 Зарегистрирован: 18 май 2018, 04:53 Контактная информация:

Аватара пользователя

diamondQQ Гость
ГостьСообщения: 12 Зарегистрирован: 07 дек 2017, 10:30 Контактная информация:

Никель-водородный аккумуляторы относятся к щелочному типу аккумуляторов. Обозначаются как Ni–H2. У них два электрода: никелевый и водородный. От популярных Ni MH аккумуляторов отличаются тем, что в них используется водород в газообразной форме. Он хранится в герметичном аккумуляторе под давлением 82,7 бара. В этих аккумуляторных элементах находится 26%-ный раствор KOH (гидроксида калия). Он используется в качестве электролита. Из того, что я читал о никель водородных аккумуляторах, знаю, что их срок службы около 15 лет. Энергетическая плотность равна 75 Втч/кг. Напряжение на выводах при разомкнутой цепи 1,55 вольта, а при разряде ─ 1,25 вольта.

Энергетическая плотность меньше, чем у литиевых АКБ, но их сильной стороной является длительный срока эксплуатации. Никель водородные аккумуляторные батареи выдерживают до 20 тысяч циклов заряд-разряд. Поэтому Ni–H2 используются в сфере авиации и космонавтики. К примеру, МКС оборудована никель-водородными аккумуляторными элементами. На телескопе Хаббл такие аккумуляторные батареи заменили только через 19 лет после запуска.

Аватара пользователя

sapphireNeDlyaVas Гость
ГостьСообщения: 10 Зарегистрирован: 07 дек 2017, 10:31 Контактная информация:

Добавлю.
Положительный электрод в Ni–H2 системе ─ никельхлороксидный. Отрицательный включает катализатор и диффузионную часть. Когда элемент заряжается, то водород под давлением в капсуле реагирует с кислородом их положительного электрода. В результате происходит потребление воды на никелевом электроде и её образование на водородном. В результате этого концентрация гидроксида калия в растворе KOH остается постоянной.

Во время разряда аккумулятора давление водорода снижается. Кстати, по величине давления контролируется степень разряда.
Если идёт избыточный заряд на уже заряженный Ni–H2 аккумулятор, то идёт диффузия воды из положительного в отрицательный электрод. Там происходит её диссоциация. Избыточный заряд аккумулятор может выдержать до тех пор, пока тепло рассеивается.

Читайте также:  Как включить машину без аккумулятора

Серьёзным минусом никель водородных аккумуляторов является их высокий саморазряд. Он пропорционален давлению водорода элементе. Среднее значение саморазряда составляет 50% за несколько дней хранения. При увеличении температуры степень саморазряда ещё выше. Ni–H2 легко переносят нарушение полярности, а по давлению водорода можно легко отследить степень разряда.

К недостаткам также следует отнести необходимость использования герметичных сосудов, выдерживающих высокое давление.
Плюсовой электрод выполнен из порошка никеля, который спекается. В нём содержится гидроксид никеля. Минусовой электрод выполнен из тефлона с платиновым катализатором, который имеет сепаратор из нитей циркония.

Аватара пользователя

BigQueen Гость
ГостьСообщения: 11 Зарегистрирован: 07 дек 2017, 10:34 Контактная информация:

Источник

Экспериментальные разработки в сфере химических источников тока

Экспериментальные разработки в сфере химических источников тока

Можно сказать, что результатом долгой эволюции аккумуляторных батарей стали современные, привычные нам литиевые аккумуляторы. По таким параметрам, как удельная энергоемкость, долговечность, максимальная мощность они ушли далеко вперед от своих предшественников. Но прежде чем появились первые литиевые аккумуляторы, в сфере аккумуляторных батарей было создано огромное количество разработок, некоторые из них оказывались удачными и получали широкое распространение, например, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы, они активно используются и по сей день. Также, помимо откровенно неудачных экспериментов, создавались довольно перспективные типы аккумуляторных батарей которые не получили широкого распространения по тем или иным причинам, о таких разработках мы сейчас и поговорим.

Никель-железные аккумуляторы (NiFe)

В одно время, изобретатель никель-кадмиевых аккумуляторов Вальдемар Юнгнер экспериментировал со своим творением, и пытался использовать железо вместо кадмия, чтобы сэкономить деньги, но низкая эффективность зарядки и газообразование вынудили его отказаться от проекта.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил разработку в качестве альтернативы свинцово-кислотным аккумуляторам для электромобилей, заявив о превосходной производительности. Он потерпел неудачу, когда широкое распространение получили автомобили с бензиновым двигателем, и был глубоко разочарован, когда автомобильная промышленность выбрала свинцовые АКБ в качестве стартового аккумулятора.

Никель-железная батарея (NiFe) использует оксидно-гидроксидный катод и железный анод с калий-гидроксидным электролитом для получения номинального напряжения элемента 1,2 В.

Типичный никель-железный аккумулятор фото

Главными преимуществами NiFe на то время являлись большие токи отдачи, а так же устойчивость к вибрациям и высоким температурам. Чаще всего такие батареи использовались на некоторых видах складской техники, например на вилочных погрузчиках.

Никель-железные аккумуляторы обладают низкой удельной энергоемкостью, около 50 Втч / кг, не могут работать корректно при низких температурах и имеют высокий уровень саморазряда, составляющий от 20 до 40 процентов в месяц. Эти недостатки в сочетании с высокой стоимостью производства не позволили конкурировать со свинцово-кислотными АКБ.

Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 году начались исследования в области никель-металлогидрида, проблемы с нестабильностью металла сместили разработку в сторону никель-водородной батареи (NiH). NiH использует стальную емкость для хранения водородных газов под давлением. Ячейка содержит твердые никелевые электроды, водородные электроды, газовые экраны и электролит, которые заключены в сосуд под давлением.

Никель-водородная АКБ фото

NiH имеет номинальное напряжение элемента 1,25 В, а удельная энергия составляет 40–75 Вт / кг. Преимуществами являются длительный срок службы даже при полных циклах разряда, минимальный саморазряд и замечательные температурные характеристики от -28 °C до 54 °C. Эти параметры делают NiH идеальным для использования на спутниках. Минусами являются низкая удельная энергия и высокая стоимость. Одна ячейка для спутника стоит тысячи долларов.

Цинк-воздушные аккумуляторы (Zinc-Air)

Воздушно-цинковые батареи вырабатывают электроэнергию в процессе окисления цинка и кислорода из воздуха. Ячейка может выдавать 1,65 В, но 1,4 В и ниже обеспечивает более длительный срок службы. Снятие специального уплотнителя активирует батарею, обеспечивая подачу воздуха, батарея достигает полного рабочего напряжения в течение пяти секунд. После включения аккумулятор не может прекратить свою работу. Такие аккумуляторы не поддаются зарядке в привычном понимании.

Цинк-воздушные батареи имеют сходство с топливным элементом (PEMFC) благодаря использованию кислорода в воздухе в качестве топлива для положительного электрода. Поток воздуха может в определенной степени контролировать скорость реакции. Цинк-воздух считается одноразовой батареей, тем не менее, существуют версии для подзарядки. Перезарядка происходит путем замены отработанных цинковых электродов, которые могут быть в форме пасты из цинкового электролита. В другом типе воздушно-цинковой батареи используются цинковые таблетки. Аккумуляторные воздушно-цинковые батареи были испытаны на электромобилях и сняты с производства.

Цинк-воздух обладает высокой удельной энергоемкостью — 300–400 Вт / ч, производственные затраты умеренные, но маленькие токи отдачи, и соответственно низкая удельная мощность. В запечатанном состоянии саморазряд составляет два процента в год. Цинк-воздух чувствителен к экстремальным температурам и высокой влажности. Загрязнение также влияет на производительность; высокое содержание углекислого газа в окружающей среде снижает производительность за счет увеличения внутреннего сопротивления. Типичные области применения — слуховые аппараты и лампы безопасности на строительных площадках.

Натрий-серные аккумуляторы (NaS)

Натриевые батареи, также известные как тепловые батареи выпускались в перезаряжаемых и одноразовых версиях. Батарея использует расплавленные соли в качестве электролита и работает при температуре 400–700 ° C. Новые конструкции работают при более низкой температуре 245–350 ° C.

Технология представляет собой задуманный немцами во время Второй мировой войны электролит батарей с расплавленной солью. Он неактивен в холодном состоянии и может храниться более

50 лет. После активации с помощью источника тепла батарея может обеспечить энергию в течение нескольких часов. Высокая мощность возможна благодаря хорошей ионной проводимости расплавленной соли. Одноразовые натриевые батареи почти всегда использовались в военных целях в качестве источника тока на управляемых ракетах, тем не менее, несмотря на очевидные недостатки, позже появились и перезаряжаемые образцы.

К преимуществам таких аккумуляторов можно отнести: экстремально высокую рабочую температуру, длительный срок хранения без саморазряда, дешевизну материалов для изготовления.

Читайте также:  Что завести автомобиль если сел аккумулятор

Современные экспериментальные аккумуляторы

Хотя литиевые аккумуляторы и совершили огромный скачек в развитии за короткий период времени, характеристик, которые они предлагают все еще недостаточно. Поэтому, помимо развития существующих технологий, ученые активно исследуют новые типы аккумуляторов, экспериментируя с различными материалами. Основной целью этих исследований является кардинальный прорыв по таки параметрам, как удельная энергоемкость и дешевизна производства. Далее мы рассмотрим наиболее перспективные технологии, заслуживающие внимания.

Литий-воздушные аккумуляторы (Li-air)

Литий-воздушные батареи заимствуют идею от цинково-воздушных и топливных элементов в том, что они «дышат» воздухом. В батарее используется каталитический воздушный катод, который снабжается кислородом, а также литиевый анод и электролит. Ученые ожидают, что потенциал накопления энергии будет в 5-10 раз больше, чем у литий-ионных, но говорят, что до того, как технология станет коммерциализированной, потребуется один-два десятилетия. В зависимости от используемых материалов, Li-ion-air будет создавать напряжение в диапазоне от 1,7 до 3,2 В / элемент. IBM, Excellatron, Liox Power, Lithion-Yardney, Poly Plus, Rayovac и другие крупные компании разрабатывают эту технологию. Теоретическая удельная энергия лития-воздуха составляет 13 кВтч / кг; Алюминий-воздух обладает аналогичными качествами с теоретической удельной энергией 8 кВт / ч.

Литий-серные аккумуляторы (Li-S)

Благодаря низкому атомному весу лития и умеренному весу серы, литий-серные батареи обладают очень высокой удельной энергией — 550 Вт / ч, примерно в три раза больше, чем у литий-ионных, и удельным потенциалом — 2500 Вт / ч. , Во время разряда литий растворяется с поверхности анода и восстанавливается при зарядке путем нанесения покрытия на анод. Li-S имеет хорошие характеристики разряда при низких температурах и может заряжаться при температуре –60 ° C. Проблемы заключаются в ограниченном сроке службы, составляющем всего 40-50 зарядов / разрядов и нестабильности при высокой температуре. Li-S имеет напряжение ячейки 2,10 В и является экологически чистым. Сера как основной компонент доступна в изобилии.

Кремний-углеродные нанокомпозитные аноды для Li-ion

В отличие от углерода в качестве типичного материала анода в обычном литий-ионном элементе, исследователи разработали кремний-углеродный нанокомпозит. Это способствует доступу ионов лития для достижения стабильной производительности и увеличения емкости в пять раз по сравнению с обычным литий-ионным аккумулятором. Говорят, что производство простое и недорогое, а аккумулятор безопасен; однако срок службы ограничен из-за структурных проблем при введении и извлечении литий-иона в большом объеме.

Если подводить итоги, за последнее десятилетие не появилось не одной действительно прорывной технологии в сфере химических источников тока. Конечно, LiFePO4 и LTO совершили большой скачек, и по некоторым параметрам ушли далеко вперед от обычных Li-ion батарей, но все это не то что обещают громкие заголовки в СМИ, утверждающие что в скором времени та или иная технология позволит добиться многократного увеличения энергоемкости, в сравнении с существующими продуктами. На сегодняшний день Li-ion, LiFePO4 и LTO являются самыми прогрессивными типами аккумуляторов, и судя по всему в ближайшее время конкурентов у них не предвидится.

Источник

Никель-водородный аккумулятор (НВА)

Металло-водородные ХИТ, к которым относится никель-водородный аккумулятор (НВА), серебряно-водородный аккумулятор (СВА) и свинцово-водород-ный аккумулятор (СвВА), являясь исключительно отечественным изобретением, представляют комбинацию классического аккумулятора и регенеративного топливного элемента; они состоят из водородного и металл-оксидного электродов в растворе щелочи (НВА и СВА) или кислоты (СвВА).

Токообразующие реакции записываются следующим образом:

image002

При заряде на водородном электроде генерируется водород, который накапливается под давлением в герметичном корпусе. Давление при этом связано со степенью заряженности (С) линейным соотношением:

где р — постоянная для заданной конструкции корпуса.

Твердофазный электрод ведет себя так же, как в никель-кадмиевом (в случае НВА), в серебряно-кадмиевом (в случае СВА) или свинцово-кислотном (в случае СвВА) аккумуляторах. При разряде водород потребляется на водородном электроде, и при полной разряженности давление становится равным исходному, соответствующему началу заряда.

Специфичным для металло-водородных аккумуляторов является возможность не отделять водородное топливо от твердофазного окислителя ввиду малой скорости реакции непосредственного химического взаимодействия водорода с металлоксидными электродами. Это позволяет не принимать специальных мер защиты твердофазного электрода от водорода, что допускает простое конструктивное оформление металло-водородных ХИТ и является источником довольно высокой удельной энергии.

Применительно к задачам создания тяговой батареи электромобиля (ТБЭ) интерес представляют только две системы — никель-водородная и свинцово-водородная, поскольку серебряно-водородный аккумулятор из-за ограниченного ресурса (300- 500 циклов) и большого расхода серебра (8-10 г/А-ч) не может рассматриваться для комплектации ТБЭ.

Никель-водородный аккумулятор представляет собой комбинацию двух ресурсноспособных электродов — водородного и окисно-никелевого. Имея ресурс до 1000 циклов и удельную энергию до 60 Вт-ч/кг, НВА рассматривается рядом исследователей как потенциальный источник для использования во внутригородском электромобиле. Однако реализация этой задачи возможна при решении ряда проблем и, в частности, обеспечения нормального теплового режима, снижения стоимости, гарантирования безопасности при всех эксплуатационных условиях. Требование к тепловому режиму обусловлено тем, что НВА обладает повышенным саморазрядом (5-10% в сутки при 20 °С), сильно зависящим от температуры. Повышенная стоимость НВА обусловлена применением платины в качестве катализатора с расходом 0,6 — 6 мг/(Ач) и, главным образом, использованием окисно-никеле-вого электрода металлокерамической конструкции с удельным расходом никеля 0,6-0,8 г/(Ач). И, наконец, повышенные требования к безопасности ставятся в связи с высоким рабочим давлением водорода 5-10 МПа.

Разработкой НВА для электромобиля особенно интенсивно занимаются в ФРГ на фирме «Дойче Автомобильгезельшафт» (Deutsche Automobilgesellschaft) [42]. Проведены работы по исследованию теплового режима работы НВА емкостью 85 А-ч, показана возможность применения никеля Ренея вместо платины, предложена новая конструкция окисно-никелевого электрода на основе объемных никелевых сеток толщиной 4,5 мм с удельной энергоемкостью 0,12-0,15 А ч/г и большим сроком службы. Комплекс этих мероприятий позволил создать экономичный НВА с удельными характеристиками 50 Вт-ч/кг при удельной мощности 30 Вт/кг и сроком службы 800-900 циклов. Разрядные характеристики аккумулятора приведены на рис. 2.15.

Читайте также:  Какой должен быть нормальный заряд аккумулятора

Рис. 2.15. Разрядные характеристики никель-водородного аккумулятора емкостью 85 А-ч (цифры на кривых — токи разряда)

Учитывая, что Еа. 3 = U3 — Е, уравнение (2.15) можно записать в виде

image006

Можно отметить, что имеются возможности довести удельную энергию НВА до 60-65 Вт-ч/кг за счет использования более легкого корпуса или снижения коэффициента запаса прочности.

Исследования по СвВА находятся в самой начальной фазе, однако имеется ряд обнадеживающих данных: саморазряд СвВА ниже, чем НВА, расход платины на электрод ввиду существенно большего тока обмена реакции ионизации водорода в кислоте в сравнении со щелочью также ниже. Однако появляются дополнительные трудности в реализации СвВА, главным образом, связанные с подбором материалов для токоотводов и корпуса, устойчивых к концентрированной серной кислоте.

Можно добавить, что с точки зрения эксплуатации металл-водородные аккумуляторы являются почти идеальной системой. Действительно, НВА и СвВА устойчивы к перезарядам и переплюсованию, допускают контроль степени заряженности, герметичны, не требуют доразряда. В какой степени эти уникальные качества удастся совместить со стоимостью и ограниченной удельной энергией НВА и СвВА, покажет будущее.

Источник

Никель-водородный аккумулятор — Nickel–hydrogen battery

Батареи никель-водородные (NIH 2 или NiH 2 ) представляет собой перезаряжаемый источник питания Электрохимический на основе никеля и водорода . Он отличается от никель-металлогидридной (NiMH) батареи тем, что в нем используется водород в газообразной форме, который хранится в герметичном элементе под давлением до 1200 фунтов на квадратный дюйм (82,7 бар ). Никель-водородный аккумулятор был запатентован 25 февраля 1971 года Александром Ильичем Клоссом и Борисом Иоселевичем Центером в США.

Элементы NiH 2, использующие 26% гидроксид калия (КОН) в качестве электролита , показали срок службы 15 лет или более при глубине разряда 80% (DOD). Плотность энергии составляет 75 Втч / кг , удельная мощность 60 Втч / дм 3 220 Вт / кг. Напряжения холостого хода составляет 1,55 В , среднее напряжение во время разряда составляет 1,25 В.

Хотя плотность энергии составляет лишь около одной трети от плотности литиевой батареи , отличительным достоинством никель-водородной батареи является ее долгий срок службы: элементы выдерживают более 20 000 циклов зарядки с энергоэффективностью 85% и 100% фарадеевской эффективностью .

Перезаряжаемые батареи NiH 2 обладают свойствами, которые делают их привлекательными для хранения электроэнергии в спутниках и космических зондах . Например, МКС , Mercury Messenger , Mars Odyssey и Mars Global Surveyor оснащены никель-водородными батареями. Космический телескоп Хаббл , когда его оригинальные батареи были изменены в мае 2009 года более чем 19 лет после запуска, во главе с наибольшим количеством циклов зарядки и разрядки любого NiH 2 батареи на низкой околоземной орбите .

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 История
  • 2 Характеристики
  • 3 дизайна
  • 4 См. Также
  • 5 ссылки
  • 6 Дальнейшее чтение
  • 7 Внешние ссылки

История

Разработка никель-водородной батареи началась в 1970 году на Comsat и впервые была использована в 1977 году на борту спутника навигационных технологий ВМС США -2 (NTS-2). В настоящее время основными производителями никель-водородных аккумуляторов являются Eagle-Picher Technologies и Johnson Controls, Inc.

Характеристики

Никель-водородная батарея сочетает в себе положительный никелевый электрод никель-кадмиевой батареи и отрицательный электрод топливного элемента , включая катализатор и газодиффузионные элементы . Во время разряда водород, содержащийся в сосуде высокого давления, окисляется до воды, в то время как электрод с оксигидроксидом никеля восстанавливается до гидроксида никеля. Вода потребляется на никелевом электроде и образуется на водородном электроде, поэтому концентрация электролита гидроксида калия не изменяется. По мере разряда аккумулятора давление водорода падает, обеспечивая надежный индикатор состояния заряда. В одной батарее спутниковой связи давление при полной зарядке составляло более 500 фунтов / квадратный дюйм (3,4 МПа), а при полном разряде снижалось до 15 фунтов на квадратный дюйм (0,1 МПа).

Если ячейка чрезмерно заряжена, кислород, образующийся на никелевом электроде, вступает в реакцию с водородом, присутствующим в ячейке, и образует воду; как следствие, элементы могут выдерживать перезарядку до тех пор, пока выделяемое тепло может рассеиваться.

Недостатком элементов является относительно высокая скорость саморазряда, т.е. химическое восстановление Ni (III) до Ni (II) на катоде:

Ni(OH)2.>>>»> NiOOH + 1 2 ЧАС 2 ↽ — — ⇀ Ni ( ОЙ ) 2 ⋅ <\ displaystyle <\ ce >> Ni (OH) 2.>>>»>

которое пропорционально давлению водорода в ячейке; в некоторых конструкциях 50% емкости может быть потеряно уже через несколько дней хранения. Саморазряд меньше при более низкой температуре.

По сравнению с другими перезаряжаемыми батареями, никель-водородная батарея обеспечивает хорошую удельную энергию 55-60 ватт-часов / кг, а также очень длительный срок службы (40 000 циклов при 40% DOD) и срок службы (> 15 лет) в спутниковых приложениях. Элементы могут выдерживать перезарядку и случайное изменение полярности, а давление водорода в элементе является хорошим индикатором состояния заряда. Однако газообразная природа водорода означает, что объемный КПД относительно низок (60-100 Вт · ч / л для ячейки IPV (индивидуальный сосуд высокого давления)), а высокое давление, необходимое для изготовления сосудов высокого давления, является дорогостоящим.

Положительный электрод состоит из спеченной пористой никелевой пластины, содержащей гидроксид никеля . В отрицательном водородном электроде используется платиновый черный катализатор на тефлоновой связке при загрузке 7 мг / см2, а сепаратор представляет собой трикотажную ткань из диоксида циркония (ZYK-15 Zircar).

Сменные батареи Хаббла производятся методом мокрой суспензии, при котором связующий агент и порошкообразные металлические материалы формуются и нагреваются до кипения жидкости.

Источник