Nikkel-vas akkumulátor - Wikipédia újrakiadása
- Wikipédia, a szabad enciklopédia
Az aktív anyag a nikkelezett acélból, perforált csövek vagy zsebek. A költségek tekintetében, és a fajlagos energiafogyasztás, közel vannak a lítium-ion # 8197; elemeket. de a szempontból önkisülés hatékonyság és a feszültség - a NiMH # 8197; elemeket. Ez egy meglehetősen tartós elem, ellenáll a durva bánásmód (túltöltés mélykisülést, rövidzárlat és hősokkot), és van egy nagyon hosszú az élettartama.
Használatuk óta folyamatosan csökken a felfüggesztés miatt a termelési tüzet az üzem / Edison laboratóriumában 1914-ben [1], hogy teszteljék a link. miatt gyenge teljesítménye akkumulátorok alacsony hőmérsékleten, gyenge töltés megtartása (mint NiMH akkumulátorok) és a magas gyártási költség, hasonló a legjobb zárt ólom-sav # 8197; akkumulátorok, és a költségek 1/2 NiMH akkumulátorokat. Azonban, mivel a növekvő költségek ólom [2] Az utóbbi években az ára ólom-savas akkumulátorok jelentősen nőtt, és az árak is közel azonos. [3]
Ha összehasonlítjuk akkumulátorok ólom-sav kell arra, hogy a megengedett üzemi mentesítési ólom-sav akkumulátor lényegesen kisebb, mint az elméleti teljes kapacitással, és a vas-nikkel - nagyon közel van hozzá. Ezért, a tényleges működési kapacitás nikkel-vas akkumulátor, egyenlő teljes elméleti kapacitás, lehet több alkalommal (módtól függően) nagyobb, mint az ólom-sav.
tartósság
Az a képesség, ezeket az elemeket, hogy a gyakori ciklus kisütési / töltési miatt az alacsony oldhatósága a reagensek az elektrolitban. Hosszan tartó képződését fémes vas során a töltési folyamat miatt az alacsony oldhatósága a Fe3 O4. A hosszú folyamat kialakulásának vas kristályok megtartja az elektródák, hanem korlátozza a működési sebesség: ezek akkumulátorok töltése lassan-lassan lemerült.
A fő korlátozó tényezők az élettartam a vas-nikkel akkumulátorok - kiégés grafit vezető adalék felszabadulása miatt az oxigén bomlása során a víz, a korrózió a vas nikkelbevonat házak és léces, majd kicsapva az aktív tömegek a szuszpenziót, lerakódását vas a szeparátorok és növeli önkisülés. Vas-nikkel elemek gyártási növények Edison korai 19xx 'voltak csőszerű pozitív nikkel-oxid elektród egy vezetőképes adalék nikkel-lebeny helyett grafit és improved technológia nikkel-vas szerkezeti anyagok (sütés többrétegű nikkel bevonattal kialakított vizes oldatból egy nikkel-só kemencékben hidrogénnel védőgázban). Ebben az esetben az élettartama 100 év, valamint az ajánlott elektrolit csere intervallum - egyszer 5..10 év. A olcsóbb Designs nikkel-vas akkumulátor egy élettartam a kezdeti tíz évben miatt égő grafit vezető adalék működés elem gyorsan szennyezett elektrolitot karbonátok és csökkentik a intervallumok közötti elektrolithelyettesítők (az ajánlott elektrolit csere intervallum változatok nikkel akkumulátorok grafit - 100 ciklusok vagy 1 évente). Továbbá, miután a éget egy jelentős mennyiségű grafit rontja a kapacitást és így megnövekedett belső ellenállása ekvivalens elemmel romlása miatt a kapcsolatot a hatóanyag tömege az elektródák. Végső és teljes megsemmisítése az akkumulátor hiba esetén a perforáció támadja meg a szerkezeti elemek (lécek és / vagy acél ház), a korlátozott minőségi nikkel olcsó kiviteli alaknál az akkumulátor teljesítményét.
Nikkel-vas elemeket már régóta használják az európai bányászati ipar miatt képes elviselni rezgés, a magas hőmérséklet és egyéb stressz tényezők. Re őket megnövekedett érdeklődés a nap- és szélerőművek. modern villamos közlekedés.
A történelem találmány
Waldemar Yungner
Svéd feltaláló Waldemar Yungner (Waldemar Jungner, angol kiejtése - Dzhangner) volt feltaláló NiCad # 8197; akkumulátor 1899 Yungner kísérletezett a vas, mint a csere kadmium, beleértve azt a lehetőséget, 100% vasat tartalmaz. Yungner, hogy a legfőbb előnye a nikkel-kadmium rendszer volt a költség, hanem azért, mert az alacsonyabb hatásfokú töltés és magasabb gáztermelés nikkel-vas technológia már elismert hibás és elhagyott. Yungner kapott számos szabadalmat az akkumulátor vas változat (svéd szabadalmi № 8,558 / 1897 10,177 / 1899 11,132 / 1899 11,487 / 1899 és a német szabadalmi № 110,210 / 1899).
Thomas Edison
Nikkel-vas akkumulátor ettől függetlenül feltalált Thomas # 8197; Edison 1901 óta használják, mint egy energiaforrás az elektromos járművek, mint például a «Detroit # 8197; Electric» és «Baker Electric». Edison azt mondta, hogy a nikkel-vas akkumulátorok lesz „sokkal jobb akkumulátorok ólom lemezek és a sav.” Yungnera munka gyakorlatilag ismeretlen volt, az USA-ban, míg a 40-es, amikor indult a termelés a nikkel-kadmium elemek. 50 voltos nikkel-vas akkumulátor volt a fő forrása a táplálkozás a német rakéta „V-2” (két 16 voltos akkumulátorok ellátási 4 giroszkóp használt egy miniatűr változata a „V-1” cirkáló rakéta).
- A tárolt energia / tömeg: 20-50 [4] Wh / kg
- A tárolt energia / térfogat: 350 [5] Wh / l
- A teljesítmény / tömeg: 100 [4] W / kg
- Hatékonyság: 65% [6]
- Érték: 1.5 [5] - 6,6 [4] Wh / US $
- Self-mentesítés: 20% [4] [5] - 40% [4] / hó
- Élettartam: 30 [6] - 50 [5] [7]
- A ciklusok száma: Ismételt kisütéseknek a tartósság nem befolyásolja jelentősen. [5] [6]
- Feszültség: 1.2 [4]
- Üzemi hőmérséklet tartomány: -40 +46 ° C [8]
elektrokémiai folyamat
A reakcióelegy felét a katódon:
2 N i O O H + 2 H 2 O + 2 e - ⇌ 2 N i (O H) 2 + 2 O H - O \; + \; 2e ^ \ quad \ rightleftharpoons \ quad 2Ni (OH) _ + 2OH ^ >>>
F e + 2 O H - ⇌ F e (O H) 2 + 2 e -. \ Quad \ rightleftharpoons \ quad Fe (OH) _ + 2e ^ >>.>
(Közben a kisülési reakció balról jobbra, jobbról balra egy töltés.) [1]
A kapcsolat a értéke elektrokémiai potenciál vas a működő oldatban lúgos akkumulátor fel van töltve, a hidrogénfejlődés lép fel, és önkisülés a vas elektróda. Is, mert a kis értékét hidrogén felszabadulása túlfeszültség vas elektród a töltés során áthalad körülbelül a fele az elektromos töltés az akkumulátor kárba hidrogén fejlődést még a javasolt pozitív működési hőmérsékleten. Ez az egyik legfontosabb tényező korlátozza az energiahatékonyság nikkel-vas akkumulátort. Amikor a hőmérséklet alá csökken nullára töltés hatékonysága vas elektróda romlik több és körülbelül -20 ° C-kal a akkumulátor töltése befejeződik.
termelés
Edison akkumulátor állították elő 1903-1972 a cég «Edison Akkumulátor Storage Company» East Orange, New Jersey. Ők voltak elég nyereséges a cég. 1972-ben a vállalat eladták a vállalat «Exide Battery», amely megszüntette a termelést 1975-ben.
kérelem
- Használt tápellátást, ahol lehet folyamatosan tölti. Élettartam ilyen esetben lehet több, mint 20 éve.
- Ami meghajtásához szükséges akkumulátorok villamos közlekedés különféle [9].
- Az elektromos rendszer személyszállítási # 8197; kocsikat. és motorkocsi # 8197, # 8197 gördülő és mozdonyok (a teljesítmény vezérlő áramkör).
Nikkel-vas akkumulátor nem tartalmaz kadmiumot és ólmot, így környezetkímélőbb, mint a nikkel-kadmium és ólom-sav akkumulátorok.