Din Wikipedia, enciclopedia gratuită
Materialul activ este conținut în tuburi din oțel nichelate sau buzunare perforate. În ceea ce privește costul și intensitatea energetică specifică, ele se află aproape de bateriile litiu-ion # 8197. și în ceea ce privește auto-descărcarea, eficiența și tensiunea - la bateriile NiMH # 8197; Aceasta este o baterie destul de rezistentă, rezistentă la manevrare dificilă (reîncărcare, descărcare profundă, scurtcircuit și șoc termic) și având o durată de viață foarte lungă.
Utilizarea lor a fost în scădere de la suspendarea producției din cauza unui incendiu la laboratorul de plante / Edison în 1914 [1] pentru a testa link-ul. datorită performanțelor slabe ale bateriilor la temperaturi scăzute, retenție de încărcare slabă (ca bateriile NiMH) și costuri ridicate de fabricație, comparabil cu cel mai bun sigilat plumb-acid # 8197; baterii, și costuri 1/2 baterii NiMH. Cu toate acestea, din cauza creșterii costurilor de plumb [2] În ultimii ani, prețul de baterii plumb-acid a crescut în mod semnificativ, iar prețurile sunt aproape egale. [3]
Atunci când se compară bateriile cu plumb-acid, trebuie amintit că descărcare de operare permise bateria plumb-acid este considerabil mai mică decât capacitatea deplină teoretică, și de fier-nichel - este foarte aproape de ea. Prin urmare, capacitatea reală de funcționare a bateriei nichel-fier, la o capacitate teoretică totală egală, poate fi de mai multe ori (în funcție de modul) este mai mare decât cea a plumb-acid.
durabilitate
Capacitatea acestor baterii de a tolera cicluri frecvente de descărcare / încărcare este asociată cu o solubilitate redusă a reactivilor din electrolit. Formarea prelungită a fierului metalic în timpul procesului de încărcare se datorează solubilității scăzute a Fe3O4. Procesul lung de formare a cristalelor de fier păstrează electrozii, dar limitează și viteza de lucru: aceste baterii sunt încărcate lent și sunt de asemenea descărcate lent.
Principalii factori care limitează longevitatea bateriilor de fier-nichel - epuizare grafit aditiv conductor datorită eliberării de oxigen în timpul descompunerii apei, coroziunea carcaselor nichelare de fier și șipcă, urmată de precipitarea maselor active în șlamul, depunerea de fier pe separatoare și de a crește autodescărcare. Elemente de fier și nichel ale plantelor de producție Edison timpurii 19XX au fost tubulare electrod oxid de nichel pozitiv cu un aditiv conductor nichel lobilor în loc de grafit și îmbunătățit tehnologia fier nichel materiale de construcție (coacere strat de nichel multistrat formată dintr-o soluție apoasă a unei sări de nichel în cuptoare cu hidrogen atmosferă protectoare). În acest caz, durata de serviciu a fost de 100 de ani, iar intervalul de înlocuire a electrolitului recomandat - o dată 5..10 ani. In modele mai ieftine baterii nichel-fier, cu o durată de viață în primele zece ani datorită arderii grafit aditiv conductor în element de funcționare carbonați de electrolit contaminat rapid și scad intervalele dintre înlocuiri electrolitice (recomandat înlocuire electrolit baterii versiuni interval de nichel cu grafit - 100 cicluri sau o dată pe an). De asemenea, după arde o cantitate substanțială de grafit se deteriorează capacitatea și da a crescut elementul interior echivalent rezistență datorită deteriorării contactului cu masa activă a electrozilor. distrugere finală și completă a eșecului bateriei apar la coroziune perforare a elementelor de construcție (șipci și / sau carcasă din oțel), din cauza limitat de nichel calitate întruchipare ieftin performanța bateriei.
Bateriile din nichel-fier au fost utilizate mult timp în industria minieră europeană datorită capacității lor de a tolera vibrații, temperaturi ridicate și alte efecte stresante. În mod repetat, interesul pentru turbinele solare și cele eoliene a crescut. transportul electric modern.
Istoria invenției
Waldemar Jungner
inventatorul suedez Waldemar Yungner (Waldemar Jungner, în pronunția Engleză - Dzhangner) a fost inventatorul NiCd # 8197; baterie în 1899. Yungner experimentat cu fier, ca înlocuitor de cadmiu, inclusiv opțiunea cu 100% fier. Yungner a constatat că principalul avantaj asupra schemei nichel-cadmiu a fost costul, ci datorită eficienței mai mici de încărcare și o producție mai mare de gaz de tehnologie nichel-fier a fost recunoscută ca fiind defecte și abandonate. Yungner a primit mai multe brevete pentru versiunea sa de fier acumulator (brevet suedez № 8.558 / 1897 10.177 / 1899 11.132 / 1899 11.487 / 1899 și brevetul german № 110.210 / 1899).
Thomas Edison
baterie nichel-fier a fost inventat independent de Thomas # 8197; Edison în 1901 și a fost utilizată ca sursă de energie pentru vehiculele electrice, cum ar fi «Detroit # 8197; Electric» și «Baker electric». Edison a spus că bateriile cu nichel-fier ar fi "mult mai bune decât bateriile care folosesc plăci de plumb și acid". Yungnera lucru a fost practic necunoscut în SUA, până la 40 de ani, când sa început producția de baterii nichel-cadmiu. 50 volți baterie nichel-fier a fost principala sursă de nutriție în rachete german „V-2“ (cu două baterii de 16 volți alimentare 4 giroscoape utilizate într-o versiune in miniatura a unui „V-1“ rachetă de croazieră).
- Energie / masă de rezervă: 20-50 [4] W · h / kg
- Energie / volum rezervat: 350 [5] W · h / l
- Putere / Greutate: 100 [4] W / kg
- Eficacitate: 65% [6]
- Cost: 1,5 [5] - 6,6 [4] W / h / US $
- Auto-descărcare: 20% [4] [5] - 40% [4] / lună
- Durata de viață: 30 [6] - 50 de ani [5] [7]
- Numărul de cicluri de operare: descărcările multiple adânci pentru durata de viață nu sunt afectate în mod semnificativ. [5] [6]
- Tensiune: 1,2 V [4]
- Intervalul de temperatură de funcționare: -40 până la +46 ° C [8]
Procesul electrochimic
Jumătate din reacția la catod:
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 (OH) 2 + 2 e -. \ quad \ rightleftharpoons \ quad Fe (OH) _ + 2e ^ >>
(La descărcarea de gestiune, reacția continuă de la stânga la dreapta, cu încărcare de la dreapta la stânga.) [1]
În legătură cu valoarea potențialului electrochimic al fierului în soluția alcalină de lucru, depozitarea unei baterii încărcate generează hidrogen și auto-descărcarea unui electrod de fier. De asemenea, din cauza valorii mici a supratensiunii de evoluție a hidrogenului pe electrodul de fier, aproximativ jumătate din încărcătura electrică transmisă prin baterie este folosită pentru evoluția hidrogenului chiar și la temperaturile de funcționare recomandate. Acesta este factorul principal care limitează eficiența energetică a bateriei nichel-fier. Când temperatura este coborâtă sub zero, eficiența de încărcare a electrodului de fier se deteriorează și mai mult și, la aproximativ -20 ° C, bateria se oprește să se încarce.
producere
Bateria Edison a fost produsă în perioada 1903 - 1972 de Edison Battery Storage Company din East Orange, New Jersey. Erau destul de profitabili pentru companie. În 1972, compania a fost vândută corporației "Exide Battery", care a încetat producția în 1975.
cerere
- Se folosește pentru alimentarea cu energie electrică de rezervă unde pot fi încărcate constant. Durata de viață în acest caz poate fi mai mare de 20 de ani.
- Ca baterii de tracțiune pe diferite vehicule electrice [9].
- În sistemul de echipamente electrice de călători # 8197; vagoane. precum și o mașină # 8197; computere mobile # 8197; și locomotive (pentru alimentarea circuitelor de comandă).
baterie nichel-fier nu conține cadmiu și plumb, ceea ce le face mai ecologic decât nichel-cadmiu și baterii plumb-acide.