Железо-никелевый аккумулятор. Аккумулятор никелевый


Железо-никелевый аккумулятор - это... Что такое Железо-никелевый аккумулятор?

Желе́зо-ни́келевый аккумуля́тор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля(III).

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы. Используются для резервного электропитания там, где могут быть постоянно заряжаемыми. Срок службы в таком случае может быть более 20 лет.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году[1], по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца[2] в последние годы, из-за чего цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, цены практически сравнялись.[3]

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Формирование металлического железа в процессе зарядки длительно по причине низкой растворимости Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и разряжаются медленно.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

История изобретения

Вальдемар Юнгнер

Шведский изобретатель Вальдемар Юнгнер (Waldemar Jungner, в английском произношении — Джангнер) был изобретателем никель-кадмиевого аккумулятора в 1899. Юнгнер экспериментировал с железом в качестве замены кадмию, включая вариант со 100 % железом. Юнгнер обнаружил, что главным преимуществом перед никель-кадмиевой схемой была стоимость, но из-за более низкой эффективности зарядки и более высокого газообразования никель-железная технология была признана неполноценной и заброшена. Юнгнер получил несколько патентов на железную версию его аккумулятора (шведские патенты № 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 и германский патент № 110.210/1899).

Томас Эдисон

Железо-никелевый аккумулятор был независимо изобретён Томасом Эдисоном в 1901 и использовался как источник энергии для электромобилей, таких как «Detroit Electric» и «Baker Electric». Эдисон заявлял, что никель-железные батареи будут «гораздо лучше аккумуляторов, использующих свинцовые пластины и кислоту». Работа Юнгнера была практически неизвестна в США вплоть до 40-х годов, когда там было запущено производство никель-кадмиевых аккумуляторов. 50-вольтовая никель-железная батарея была основным источником питания в немецкой ракете «Фау-2» (совместно с двумя 16-вольтовыми аккумуляторами питания 4 гироскопов, в уменьшенной версии использовалась в крылатой ракете «Фау-1»).

Параметры

  • Запасённая энергия/масса: 20-50[4] Вт·ч/кг
  • Запасённая энергия/объем: 350[5] Вт·ч/л
  • Мощность/масса: 100[4] Вт/кг
  • Эффективность: 65 %[6]
  • Стоимость: 1,5[5] — 6,6[4] Вт·ч/US$
  • Саморазряд: 20 %[5][4] — 40 %[4]/месяц
  • Срок службы: 30[6] — 50 лет[7][5]
  • Количество рабочих циклов: Многократный глубокий разряд на срок службы заметно не влияет.[6][5]
  • Напряжение: 1,2 В[4]
  • Рабочий диапазон температур: от −40 до +46 °C[8]

Электрохимический процесс

Половина реакции на катоде:

\mathsf{2 Ni O OH \; + \; 2 H_2O \; + \; 2e^- \quad \rightleftharpoons \quad 2 Ni(OH)_2 + 2 OH^-}

и на аноде:

\mathsf{Fe + 2 OH^- \quad \rightleftharpoons \quad Fe(OH)_2 + 2e^-}.

(При разряде реакция протекает слева направо, при заряде справа налево.) [1]

Производство

Аккумулятор Эдисона производился с 1903 до 1972 компанией «Edison Battery Storage Company» в East Orange, штат Нью-Джерси. Они были достаточно прибыльными для компании. В 1972 компания была продана корпорации «Exide Battery», которая прекратила производство в 1975.

В настоящее время (2012) железо-никелевые аккумуляторы производятся в США, Китае, Венгрии, России и на Украине.

Экология

Железо-никелевые аккумуляторы не содержат кадмия и свинца, что делает их более безопасными для окружающей среды, чем никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы.

См. также

Литература

  • Black Edwin Internal Combustion : How Corporations and Governments Addicted the World to Oil and Derailed the Alternatives. — St Martin's Griffin. — ISBN 978-0-312-35908-9

Примечания

dic.academic.ru

Железо-никелевый аккумулятор - OK-Wood

Железо-никелевый аккумулятор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля.

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году проверить ссылку, по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца в последние годы, цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, и цены практически сравнялись.

При сравнении аккумуляторов со свинцово-кислотными следует помнить, что допустимый эксплуатационный разряд свинцово-кислотного аккумулятора значительно меньше, чем теоретическая полная ёмкость, а железоникелевого — очень близок к ней. Поэтому реальная эксплуатационная ёмкость железоникелевого аккумулятора, при равной теоретической полной ёмкости, может быть в несколько раз (в зависимости от режима) больше, чем у свинцово-кислотного.

Существует несколько видов щелочных аккумуляторов. По устройству электродов их делят на ламельные и безламельные, по составу активной массы пластин на никель-железные, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые, по способу исполнения  — на герметичные и негерметичные.

В скорпусе ламельного никель-железного (НЖ) аккумулятора (см. рис.) расположены блоки положительных и отрицательных пластин. Разноименные пластины изолируют друг от друга эбонитовыми палочками. На верхней крышке корпуса размещены полюсные выводы и отверстие для заливки электролита, закрываемое пробкой. Пробка имеет Т-образный канал для выхода газов, закрываемый резиновым пояском и прокладку. Полюсные выводы положительных и отрицательных пластин изолированы от крышки корпуса.

Пластины аккумулятора состоят из стальных перфорированных ламелей (оболочек), внутри которых находится активная масса. Для повышения электропроводности в активную массу добавляют графит или никель. В аккумуляторах типа НЖ число отрицательных пластин на одну больше, чем положительных, причем крайние отрицательные пластины касаются корпуса (если он железный никелированный). Положительные пластины с торцов изолируют от корпуса (если он железный никелированный) листовым эбонитом.

Активной массой положительных пластин аккумуляторов типов НЖ является гидрат окиси никеля Ni(OH)3. Активная масса отрицательных пластин у аккумуляторов типа НЖ состоит из губчатого железа. Электролитом служит водный раствор едкого кали КОН или едкого натра NaOH плотностью 1,19—1,21 г/см3 с добавкой 20 г едкого лития на 1 л электролита, который препятствует изменению структуры активных масс положительных пластин в условиях высоких температур.

При разряде гидрат окиси никеля переходит в гидрат закиси никеля, а губчатое железо — в гидрат его закиси. На образование этих веществ не затрачивается едкий натр или едкое кали, поэтому плотность электролита во время разряда остается постоянной. Однако в аккумуляторы периодически доливают чистую воду, так как часть ее разлагается зарядным током на кислород и водород и испаряется. При заряде аккумуляторов типов НЖ и НК все химические процессы протекают в обратном порядке и пластины восстанавливаются до первоначального химического состава.

Электроды ламельные: они состоят из никелевой сетки, в которой упакованы брикеты активной массы. В качестве сепаратора применена капроновая ткань. Основные характеристики. Э.д.с. заряженного щелочного аккумулятора типа НЖ — 1,5 В. При разряде э.д.с. снижается до 1,3 В. Напряжение щелочных аккумуляторов не является постоянным. При разряде оно сначала быстро уменьшается до напряжения 1,3 В, а затем медленно до напряжения 1,15 В, при котором разряд прекращают. Дальнейший разряд нецелесообразен, так как напряжение быстро падает и становится недостаточным для нормальной работы приемника энергии. Среднее напряжение аккумулятора при разряде принимают равным 1,25 В.

Очередной заряд щелочных аккумуляторов проводят током, равным 0,25Q и в течение 6 ч. Окончание заряда определяется тем, что напряжение на каждом элементе становится равным 1,75—1,8 В и наступает интенсивное «кипение» электролита во всех элементах. Во время заряда нужно следить за тем, чтобы температура электролита не превышала 40 °С. Для снижения температуры уменьшают зарядный ток. Батареи щелочных аккумуляторов заряжают при вывернутых пробках во всех элементах.

В отличие от кислотных щелочные аккумуляторы могут отдать полную емкость при различных режимах разряда. Для этого щелочные аккумуляторы следует разряжать до различного конечного напряжения. Чем больше разрядный ток, тем меньше конечное напряжение, при котором аккумулятор отдает полную емкость. Например, при 8-часовом режиме разряда аккумулятор отдает номинальную емкость при конечном напряжении 1,1 В, а при 5-часовом режиме разряда при конечном напряжении 0,8 В. Большое изменение напряжения щелочных аккумуляторов требует установки специальных устройств, стабилизирующих напряжение электропитающей установки. Поэтому при 1, 3 и 5-часовом режимах разряда используется только часть номинальной емкости щелочных аккумуляторов.

Нормальной температурой электролита щелочного аккумулятора считается 25°С. При снижении температуры емкость аккумулятора уменьшается, при повышении — увеличивается. Однако увеличение температуры электролита выше 40 град. резко увеличивает саморазряд аккумулятора.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов приблизительно в 2 раза больше, чем свинцовых аккумуляторов такой же емкости. Вследствие этого они менее чувствительны к коротким замыканиям, но имеют более низкий к.п.д. Внутреннее сопротивление заряженного щелочного аккумулятора r0 = 0,35/QН, где QH — номинальная емкость аккумулятора. Внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора в 1,5—2 раза больше, чем заряженного.

Щелочные никель-железные аккумуляторы подвержены значительному саморазряду.

Так, за 30 сут хранения при температуре электролита +20°С эти аккумуляторы теряют от 30 до 50% номинальной емкости, а при температуре электролита +40°С— всю емкость. Саморазряд никель-кадмиевых аккумуляторов в 2—2,5 раза меньше, чем никель-железных. Отдача у щелочных аккумуляторов меньше, чем у кислотных, и составляет 0,65 по емкости и 0,5 по энергии.

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Длительное формирование металлического железа в процессе зарядки обусловлено низкой растворимостью Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и так же медленно разряжаются.

Основные факторы ограничивающие долговечность железо-никелевых аккумуляторов — выгорание графита токопроводящей добавки из-за выделения кислорода при разложении воды, коррозия никелированых железных корпусов и ламелей с последующим высыпанием активных масс в шлам, осаждение железа на сепараторах и увеличение саморазряда. Железо-никелевые элементы производства заводов Эдисона в начале 19хх годов имели трубчатую конструкцию положительного окисно-никелевого электрода с токопроводящей добавкой никелевых лепестков вместо графита и улучшеную технологию никелирования железных конструкционных материалов (запекание многослойного никелевого покрытия, полученого из водного раствора никелевой соли, в печах с водородной защитной атмосферой). При этом назначеный срок службы составлял 100 лет и рекомендованый интервал замены электролита — один раз в 5..10 лет. В более дешевых конструкциях железо-никелевых аккумуляторов со сроком службы в начальные десятки лет из-за выгорания графитной токопроводящей добавки в процессе эксплуатации элемента быстрее загрязняется электролит карбонатами и уменьшаются интервалы между заменами электролита (рекомендованый интервал замены электролита в исполнениях никелевых аккумуляторов с графитом — от 100 циклов или 1 раз в год). Также после выгорания существенного количества графита ухудшается отдаваемая емкость и увеличивается эквивалентное внутренее сопротивление элемента из-за ухудшения контакта активной массы с электродами. Окончательное разрушение аккумулятора и полный выход из строя происходят при сквозной коррозии конструкционных элементов (ламелей и/или стального корпуса) из-за ограниченого качества никелирования дешевых вариантов исполнения аккумулятора.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

.

ok-wood.com.ua

Железо-никелевый аккумулятор - Справочник химика 21

    Щелочные аккумуляторы значительно легче свинцовых, но дают более низкие напряжения. Рабочее напряжение железо-никелевого аккумулятора составляет приблизительно 1,3—1,2 В для кадмиевого аккумулятора оно несколько меньше. Для щелочного аккумулятора выходы по току меньше, чем для свинцового, а вследствие значительно большей разности между зарядным и разрядным напряжениями выход по энергии составляет только 55—66%. Но зато щелочные аккумуляторы меньше боятся механической тряски, имеют большой срок службы, могут систематически работать с перегрузкой и не выходят из строя при хранении в разряженном состоянии. Электролит щелочного аккумулятора поглощает СО 2 из атмосферы, в результате чего уменьшается его проводимость, поэтому электролит приходится время от времени обновлять. [c.18]     На положительном электроде как кадмиево-никелевого, так и железо-никелевого аккумуляторов протекает один и гот же процесс. Масса положительного электрода после заряда содержит водную окись никеля и небольшое количество водной дву-140 [c.140]

    Из соединений никеля важнейшее практическое значение имеет оксид никеля (III), применяемый при изготовлении щелочных кадмиево-никелевых или железо-никелевых аккумуляторов (см, разд. 38.4). [c.529]

    Уравнение реакции работы щелочного железо-никелевого аккумулятора [c.170]

    В чем преимущества щелочных железо-никелевых аккумуляторов перед кислотными—свинцовыми  [c.345]

    В железо-никелевом аккумуляторе электролитом служит 30%-ный раствор КОН. Активная масса отрицательного электрода — губчатое железо, положительного электрода — ЫЮ(ОН). Процесс разрядки и зарядки [c.221]

    Характеристика тяговых щелочных железо-никелевых аккумуляторов [c.904]

    Помимо окисления Ni (0Н)2 чисто химическим путем, перевод его в Ni(OH)a может быть достигнут электрохимически. На этом процессе основана зарядка щелочных аккумуляторов (железо-никелевый аккумулятор Эдисона). [c.390]

    Железо-никелевый аккумулятор Эдисона, в противоположность свинцовому, хорошо переносит перегрузки и долгое стояние в заряженном состоянии. Благодаря этому, а также малому весу, он часто применяется вместо свинцового для обслуживания передвижных установок. Его напряжение на клеммах при разрядке составляет приблизительно 1,3 в, при зарядке 1,7 в. Вследствие значительной разницы между зарядным и разрядным напряжением он не обладает хорошим коэффициентом полезного действия поэтому для больших стационарных установок обычно пользуются свинцовым аккумулятором. [c.390]

    Щелочные кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы. Кадмиево-никелевые (условное обозначение КН) и железо-никелевые (ЖН) аккумуляторы весьма сходны между собой. Основное их различие состоит в материале пластин отрицательного электрода в аккумуляторах КН они кадмиевые, а в аккумуляторах ЖН — железные. Наиболее широкое применение имеют аккумуляторы КН. [c.684]

    Гидроокись никеля (III) черного цвета, обладает сильными окислительными свойствами, используется в щелочных железо-никелевых аккумуляторах. [c.159]

    Заслуживает упоминания применение ЬЮН в качестве добавки к щелочным аккумуляторам. Добавка ЫОН к КОН-Ь + МаОН повышает емкость аккумулятора на 12%, удельное сопротивление на 21%, срок службы железо-никелевого аккумулятора удлиняется в 2—3 раза (приведенные данные относятся к случаю добавки 21 г/л ЬЮН-НгО в электролит КОН с Р= 1,19—1,21 г см ). [c.13]

    В качестве примера обратимых химических источников тока рассмотрим принцип действия свинцового и железо-никелевого аккумуляторов. / [c.261]

    Нри разрядке аккумулятора на железном электроде идет окисление железа (до двухвалентного) с образованием труднорастворимого гидроксида железа, а на никелевом электроде - восстановление трехвалентного никеля до двухвалентного с образованием труднорастворимого гидроксида никеля. Нри зарядке процессы в аккумуляторе протекают в обратном направлении. ЭДС железо-никелевого аккумулятора приблизительно равна F3B. [c.62]

    Железо-никелевый аккумулятор. В данном аккумуляторе роль губчатого свинца выполняет спрессованный порошок железа со специальными добавками, а роль диоксида свинца — гидроксид никеля (III) (или гидратированный оксид никеля N 203-НдО), к которому добавляют чистый графит для увеличения электропроводности. Электролитом является раствор КОН ( 23%-ный). [c.186]

    Электродвижущая сила железо-никелевого аккумулятора составляет обычно 1,33—1,35 в. Эти аккумуляторы более удобны в обращении. Однако они обладают более низким коэффициентом отдачи — отдают в форме электрического тока приблизительно лишь 50% энергии, поглощенной при зарядке. Найдено, что прибавка ЫОН к электролиту улучшает работу щелочного аккумулятора. [c.355]

    Разрядка аккумулятора происходит при напряжении около 1,3 в по достижении 1,0 в ее прекращают. Несмотря на меньший по сравнению со свинцовым аккумулятором коэффициент отдачи (50%) и меньшую разрядную э. д. с., железо-никелевый аккумулятор в ряде случаев успешно с ним конкурирует. Это объясняется его малым весом, большим сроком службы и простотой ухода. [c.221]

    ЖЕЛ ЕЗА(И) ГИДРОКСИД Fe(OH)2, бледно-зеленое аморф-ное или крист. В-BOj разл > 150 С плохо раств. в воде окисл. на воздухе до гидроксида Р е(Ш). Промежут. продукт при изготовлении активной массы железо-никелевых аккумуляторов, оксидов Fe. [c.200]

    В железо-никелевом аккумуляторе [c.62]

    Приведенные полуреакции показывают, что при работе аккумулятора концентрация основания в электролите не изменяется. Железо-никелевый аккумулятор значительно легче свинцового и может храниться в заряженном состоянии не разрушаясь. [c.297]

    Прежде чем переливать раствор в другую посуду для хранения или в железо-никелевый аккумулятор, надо остудить его до комнатной температуры. [c.425]

    Из щелочных аккумуляторов наибольшее практическое значение имеют железо-никелевые аккумуляторы, отрицательный электрод которых состоит из спрессованного порошкообразного железа с небольшим количеством окиси ртути, а положительный — из гидроокиси никеля Ы1(0Н)з с некоторым количеством графита. Окись ртути и графит добавляют к электродам для повышения их электропроводности. Электролитом щелочного аккумулятора служит 20 — 30%-ный водный раствор едкого калия КОН. При работе (разряде) аккумулятора на отрицательном железном электроде окисляется железо по реакции [c.309]

    Щелочные аккумуляторы. К аккумуляторам этого типа относятся железо-никелевые аккумуляторы. В них электродами служат железо и гидрат окиси никеля, погруженные в раствор КОН. На положительном электроде протекает реакция [c.306]

    Гидроокись никеля(П) в щелочном растворе можно окислить до гидроокиси никеля(1П) Ni(0H)з a h30. Эта реакция положена в основу щелочных (железо-никелевых) аккумуляторов. Электроды в таких аккумуляторах представляют собой пластины, покрытые К1(0Н)з-а Н20 и металлическим железом, которые при разрядке превращаются в гидроокись никеля(П) и гидроокись железа(П) соответственно. Электролитом служит раствор гидроокиси натрия. [c.441]

    Кривые заряда и разряда. На рис. 51 представлены кривые заряда и разряда железо-никелевого аккумулятора. При заряде 1шпряжение быстро повышается до 1,60—1,67 в, затем оно несколько падает вследствие повышения температуры и изменения внутреннего сопротивления, после чего заряд проходит длительное время с незначительным увеличением напряжения к концу заряда оно возрастает до 1,8—1,85 в. Кривая разряда показы- [c.146]

    В последние годы распространение получили герметичные КН-аккумуляторы. Железо-никелевый аккумулятор в работе надежнее свинцового и может дольше находиться в эксплуатации. [c.404]

    В реактивной авиации и космической технике применяют серебряно-цинковые аккумуляторы. Они значительно превосходят свинцовые н железо-никелевые аккумуляторы по энергоемкости и развиваемон мощности (в расчете на единицу массы), но допускают гораздо меньше циклов заряд-разряд. [c.590]

    Температурный коэфициент для железо-никелевого аккумулятора, заполненного 23,8%-ным раствором едкого кали, можно [c.146]

    Устойчивая величина э. д. с. железо-никелевого аккумулятора может быть принята равной 1,35 в. Несоответствие этой величины рассчитанным значениям снова подтверждает предположение, что в реакции участвуют более сложные гидраты окислов никеля и железа. Вычисление правильного значения э. д. с. аккумулятора затрудняется отсутствием необходимых термохимических данных. [c.146]

    Железо-никелевый аккумулятор — электрохимическая система Н100Н К0Н Ре с ЭДС, равной 1,4 В и электрохимической реакцией ( [c.262]

    На поверхности раздела фаз Fe—КОН (раствор) образуется некоторое количество гидроксида железа Fe(0H)2, который и принимает участие в окислительно-восстановительиых реакциях, протекающих в железо-никелевом аккумуляторе. [c.186]

    Э. д. с. железо-никелевого аккумулятора обычно равна 1,3 В. Он более удобен в обрашенни, хотя у него коэффициент отдачи низкий ( 50% энергии, поглощенной при зарядке), [c.187]

    Широко применяются кадмйево-никелевые аккумуляторы. Окислительно-восстановительные процессы в них аналогичны протекающим в железо-никелевом аккумуляторе  [c.187]

    Щелочные аккумуляторы. Из этой категории аккумуляторов наибольшим распространением пользуется железо-иикелевый. Роль губчатого свинца в данном случае играет спрессованный порошок железа со специальными добавками, а роль двуокиси свинца — гиЦроксид никеля (HI), к которому для повышения электропроводности добавляют чистый графит. Электролитом служит раствор КОН (обычно 23%-ный раствор). На поверхности раздела фаз Fe-pa TBop КОН в небольшом количестве образуется Ре(0Н)2. Это вещество и участвует в окислительно-восстановительных процессах, идущих в железо-никелевом аккумуляторе. [c.354]

    В железо-никелевом аккумуляторе активной массой анода является губчатое железо, катода — гидроксид никеля К1(0Н)з (он частично дегидратируется до N100H), электролитом — 30%-ный раствор КОН. Схема аккумулятора (—)Ре КОН К1(0Н)з(+). [c.246]

    Г. желёза(П), Ке(ОН)2. Бледно-зелёное аморфное или кристаллическое вещество используется при изготовлении активной массы железо-никелевых аккумуляторов, оксидов железа (П). [c.101]

    Щелочные аккумуляторы. Из них наиболее широко распространены аккумуляторы, содержащие в качестве положительного электрода гидроокись никеля К100Н, смешанную с графитом или с лепестковым никелем для лучшей электронро-водности. Активная масса пластин железо-никелевых аккумуляторов (ЖН) состоит из губчатого железа с небольшой примесью [c.176]

chem21.info

Никель-кадмиевый аккумулятор - это... Что такое Никель-кадмиевый аккумулятор?

Никель-кадмиевые аккумуляторы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы. Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26, Д-0,06 и зарядное устройство к аккумулятору Д-0,06. Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5-8 %) , электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19-1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21-25 %), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка).

ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора около 1,37 В, удельная энергия около 45—65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 9000 циклов заряда-разряда. Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20-25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd) - единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных аккумуляторов (Ni-MH), которые нужно хранить полностью заряженными и от литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые необходимо хранить при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора.

История изобретения

Параметры

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг.
  • Удельная энергоёмкость: 45-65 Вт·ч/кг.
  • Удельная энергоплотность: 50-150 Вт·ч/дм³.
  • Удельная мощность: 150..500 Вт/кг.
  • ЭДС = 1,37 В.
  • Рабочее напряжение = 1,35..1,0 В.
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С - емкость.
  • Саморазряд: 10 % в месяц.
  • Рабочая температура: −50…+40 °C.

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно, в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за 5 минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжелых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается от 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100 % емкости и 1 % оставшейся емкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0.1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование емкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае, контроллер побуждает пользователя производить все новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть, можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть, использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде, тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию. Лучше всего подключить цепочку из диода и резистора на каждую банку, чтобы ограничить напряжение на уровне 0,5—0,7 В[источник не указан 601 день] на элемент. Это также способствует выравниванию характеристик элементов, из которых состоит батарея. После длительного хранения батареи необходимо провести 2—3 цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной емкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Области применения

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно, если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганец-цинковых и марганец-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов, винтовёртов и дрелей.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например, фонарей для дайвинга.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

В СССР для питания электронных устройств были распространены герметичные (взрываются) дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы.

Названиеаккумулятора диаметрмм высотамм напряжениевольт ЁмкостьА/час Рекомендуемый ток разряда, мА Применение Д-0,03 Д-0,06 Д-0,125 Д-0,26 Д-0,55 7Д-0,125
11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты,слуховые аппараты
15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры,слуховые аппараты
20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики
25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки
34,6 9,8 1,2 0,55 55 фотовспышки
8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

Производители

Ni-Cd аккумуляторы производят множество фирм, в том числе крупные интернациональные фирмы, такие как GP Batteries Int. Ltd., VARTA, GAZ, KONNOC, METABO, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, ANSMANN и другие. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), КОСМОС и ЗАО "Опытный завод НИИХИТ".

Безопасная утилизация

Плавка продуктов утилизации NiCd аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например, пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации является более дорогим, чем для утилизации свинцовых батарей.

См. также

Литература

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd аккумуляторов.

Примечания

biograf.academic.ru

Железо-никелевый аккумулятор Википедия

Желе́зо-ни́келевый аккумуля́тор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля(III).

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году[1]проверить ссылку, по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца[2] в последние годы, цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, и цены практически сравнялись.[3]

При сравнении аккумуляторов со свинцово-кислотными следует помнить, что допустимый эксплуатационный разряд свинцово-кислотного аккумулятора значительно меньше, чем теоретическая полная ёмкость, а железоникелевого — очень близок к ней. Поэтому реальная эксплуатационная ёмкость железоникелевого аккумулятора, при равной теоретической полной ёмкости, может быть в несколько раз (в зависимости от режима) больше, чем у свинцово-кислотного.

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Длительное формирование металлического железа в процессе зарядки обусловлено низкой растворимостью Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и так же медленно разряжаются.

Основные факторы ограничивающие долговечность железо-никелевых аккумуляторов — выгорание графита токопроводящей добавки из-за выделения кислорода при разложении воды, коррозия никелированных железных корпусов и ламелей с последующим высыпанием активных масс в шлам, осаждение железа на сепараторах и увеличение саморазряда. Железо-никелевые элементы производства заводов Эдисона в начале 19хх годов имели трубчатую конструкцию положительного окисно-никелевого электрода с токопроводящей добавкой никелевых лепестков вместо графита и улучшенную технологию никелирования железных конструкционных материалов (запекание многослойного никелевого покрытия, полученого из водного раствора никелевой соли, в печах с водородной защитной атмосферой). При этом назначенный срок службы составлял 100 лет и рекомендованный интервал замены электролита — один раз в 5..10 лет. В более дешевых конструкциях железо-никелевых аккумуляторов со сроком службы в начальные десятки лет из-за выгорания графитной токопроводящей добавки в процессе эксплуатации элемента быстрее загрязняется электролит карбонатами и уменьшаются интервалы между заменами электролита (рекомендованный интервал замены электролита в исполнениях никелевых аккумуляторов с графитом — от 100 циклов или 1 раз в год). Также после выгорания существенного количества графита ухудшается отдаваемая емкость и увеличивается эквивалентное внутреннее сопротивление элемента из-за ухудшения контакта активной массы с электродами. Окончательное разрушение аккумулятора и полный выход из строя происходят при сквозной коррозии конструкционных элементов (ламелей и/или стального корпуса) из-за ограниченного качества никелирования дешевых вариантов исполнения аккумулятора.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

История изобретения

Вальдемар Юнгнер

Шведский изобретатель Вальдемар Юнгнер (Waldemar Jungner, в английском произношении — Джангнер) был изобретателем никель-кадмиевого аккумулятора в 1899. Юнгнер экспериментировал с железом в качестве замены кадмию, включая вариант со 100 % железом. Юнгнер обнаружил, что главным преимуществом перед никель-кадмиевой схемой была стоимость, но из-за более низкой эффективности зарядки и более высокого газообразования никель-железная технология была признана неполноценной и заброшена. Юнгнер получил несколько патентов на железную версию его аккумулятора (шведские патенты № 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 и германский патент № 110.210/1899).

Томас Эдисон

Железо-никелевый аккумулятор был независимо изобретён Томасом Эдисоном в 1901 и использовался как источник энергии для электромобилей, таких как «Detroit Electric» и «Baker Electric». Эдисон заявлял, что никель-железные батареи будут «гораздо лучше аккумуляторов, использующих свинцовые пластины и кислоту». Работа Юнгнера была практически неизвестна в США вплоть до 40-х годов, когда там было запущено производство никель-кадмиевых аккумуляторов. 50-вольтовая никель-железная батарея была основным источником питания в немецкой ракете «Фау-2» (совместно с двумя 16-вольтовыми аккумуляторами питания 4 гироскопов, в уменьшенной версии использовалась в крылатой ракете «Фау-1»).

Параметры

  • Запасённая энергия/масса: 20-50[4] Вт·ч/кг
  • Запасённая энергия/объем: 350[5] Вт·ч/л
  • Мощность/масса: 100[4] Вт/кг
  • Эффективность: 65%[6]
  • Стоимость: 1,5[5] — 6,6[4] Вт·ч/US$
  • Саморазряд: 20%[4][5] — 40 %[4]/месяц
  • Срок службы: 30[6] — 50 лет[5][7]
  • Количество рабочих циклов: Многократный глубокий разряд на срок службы заметно не влияет.[5][6]
  • Напряжение: 1,2 В[4]
  • Рабочий диапазон температур: от −40 до +46 °C[8]

Электрохимический процесс

Половина реакции на катоде:

2NiOOH+2h3O+2e−⇌2Ni(OH)2+2OH−{\displaystyle {\mathsf {2NiOOH\;+\;2H_{2}O\;+\;2e^{-}\quad \rightleftharpoons \quad 2Ni(OH)_{2}+2OH^{-}}}}

и на аноде:

Fe+2OH−⇌Fe(OH)2+2e−.{\displaystyle {\mathsf {Fe+2OH^{-}\quad \rightleftharpoons \quad Fe(OH)_{2}+2e^{-}}}.}

(При разряде реакция протекает слева направо, при заряде справа налево.) [1]

В связи со значением электрохимического потенциала железа в рабочем щелочном растворе при хранении заряженого аккумулятора происходит выделение водорода и саморазряд железного электрода. Также из-за малого значения перенапряжения выделения водорода на железном электроде при заряде примерно половина прошедшего через аккумулятор электрического заряда тратится на выделение водорода даже при рекомендованых положительных рабочих температурах. Это основной фактор ограничивающий энергетическую эффективность железо-никелевого аккумулятора. При понижении температуры ниже нуля зарядная эффективность железного электрода еще больше ухудшается и примерно при ниже −20 °C аккумулятор перестает заряжаться.

Производство

Аккумулятор Эдисона производился с 1903 до 1972 компанией «Edison Battery Storage Company» в East Orange, штат Нью-Джерси. Они были достаточно прибыльными для компании. В 1972 компания была продана корпорации «Exide Battery», которая прекратила производство в 1975.

В настоящее время (2012) железо-никелевые аккумуляторы производятся в США, Китае, Венгрии, России и Украине.

Применение

Экология

Железо-никелевые аккумуляторы не содержат кадмия и свинца, что делает их более безопасными для окружающей среды, чем никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы.

См. также

Литература

  • Black, Edwin. Internal Combustion : How Corporations and Governments Addicted the World to Oil and Derailed the Alternatives. — St Martin's Griffin, 2006. — ISBN 978-0-312-35908-9.

Примечания

wikiredia.ru

Железо-никелевый аккумулятор — Википедия

Желе́зо-ни́келевый аккумуля́тор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля(III).

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году[1]проверить ссылку, по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца[2] в последние годы, цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, и цены практически сравнялись.[3]

При сравнении аккумуляторов со свинцово-кислотными следует помнить, что допустимый эксплуатационный разряд свинцово-кислотного аккумулятора значительно меньше, чем теоретическая полная ёмкость, а железоникелевого — очень близок к ней. Поэтому реальная эксплуатационная ёмкость железоникелевого аккумулятора, при равной теоретической полной ёмкости, может быть в несколько раз (в зависимости от режима) больше, чем у свинцово-кислотного.

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Длительное формирование металлического железа в процессе зарядки обусловлено низкой растворимостью Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и так же медленно разряжаются.

Основные факторы ограничивающие долговечность железо-никелевых аккумуляторов — выгорание графита токопроводящей добавки из-за выделения кислорода при разложении воды, коррозия никелированных железных корпусов и ламелей с последующим высыпанием активных масс в шлам, осаждение железа на сепараторах и увеличение саморазряда. Железо-никелевые элементы производства заводов Эдисона в начале 19хх годов имели трубчатую конструкцию положительного окисно-никелевого электрода с токопроводящей добавкой никелевых лепестков вместо графита и улучшенную технологию никелирования железных конструкционных материалов (запекание многослойного никелевого покрытия, полученого из водного раствора никелевой соли, в печах с водородной защитной атмосферой). При этом назначенный срок службы составлял 100 лет и рекомендованный интервал замены электролита — один раз в 5..10 лет. В более дешевых конструкциях железо-никелевых аккумуляторов со сроком службы в начальные десятки лет из-за выгорания графитной токопроводящей добавки в процессе эксплуатации элемента быстрее загрязняется электролит карбонатами и уменьшаются интервалы между заменами электролита (рекомендованный интервал замены электролита в исполнениях никелевых аккумуляторов с графитом — от 100 циклов или 1 раз в год). Также после выгорания существенного количества графита ухудшается отдаваемая емкость и увеличивается эквивалентное внутреннее сопротивление элемента из-за ухудшения контакта активной массы с электродами. Окончательное разрушение аккумулятора и полный выход из строя происходят при сквозной коррозии конструкционных элементов (ламелей и/или стального корпуса) из-за ограниченного качества никелирования дешевых вариантов исполнения аккумулятора.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

Видео по теме

История изобретения

Вальдемар Юнгнер

Шведский изобретатель Вальдемар Юнгнер (Waldemar Jungner, в английском произношении — Джангнер) был изобретателем никель-кадмиевого аккумулятора в 1899. Юнгнер экспериментировал с железом в качестве замены кадмию, включая вариант со 100 % железом. Юнгнер обнаружил, что главным преимуществом перед никель-кадмиевой схемой была стоимость, но из-за более низкой эффективности зарядки и более высокого газообразования никель-железная технология была признана неполноценной и заброшена. Юнгнер получил несколько патентов на железную версию его аккумулятора (шведские патенты № 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 и германский патент № 110.210/1899).

Томас Эдисон

Железо-никелевый аккумулятор был независимо изобретён Томасом Эдисоном в 1901 и использовался как источник энергии для электромобилей, таких как «Detroit Electric» и «Baker Electric». Эдисон заявлял, что никель-железные батареи будут «гораздо лучше аккумуляторов, использующих свинцовые пластины и кислоту». Работа Юнгнера была практически неизвестна в США вплоть до 40-х годов, когда там было запущено производство никель-кадмиевых аккумуляторов. 50-вольтовая никель-железная батарея была основным источником питания в немецкой ракете «Фау-2» (совместно с двумя 16-вольтовыми аккумуляторами питания 4 гироскопов, в уменьшенной версии использовалась в крылатой ракете «Фау-1»).

Параметры

  • Запасённая энергия/масса: 20-50[4] Вт·ч/кг
  • Запасённая энергия/объем: 350[5] Вт·ч/л
  • Мощность/масса: 100[4] Вт/кг
  • Эффективность: 65%[6]
  • Стоимость: 1,5[5] — 6,6[4] Вт·ч/US$
  • Саморазряд: 20%[4][5] — 40 %[4]/месяц
  • Срок службы: 30[6] — 50 лет[5][7]
  • Количество рабочих циклов: Многократный глубокий разряд на срок службы заметно не влияет.[5][6]
  • Напряжение: 1,2 В[4]
  • Рабочий диапазон температур: от −40 до +46 °C[8]

Электрохимический процесс

Половина реакции на катоде:

2NiOOH+2h3O+2e−⇌2Ni(OH)2+2OH−{\displaystyle {\mathsf {2NiOOH\;+\;2H_{2}O\;+\;2e^{-}\quad \rightleftharpoons \quad 2Ni(OH)_{2}+2OH^{-}}}}

и на аноде:

Fe+2OH−⇌Fe(OH)2+2e−.{\displaystyle {\mathsf {Fe+2OH^{-}\quad \rightleftharpoons \quad Fe(OH)_{2}+2e^{-}}}.}

(При разряде реакция протекает слева направо, при заряде справа налево.) [1]

В связи со значением электрохимического потенциала железа в рабочем щелочном растворе при хранении заряженого аккумулятора происходит выделение водорода и саморазряд железного электрода. Также из-за малого значения перенапряжения выделения водорода на железном электроде при заряде примерно половина прошедшего через аккумулятор электрического заряда тратится на выделение водорода даже при рекомендованых положительных рабочих температурах. Это основной фактор ограничивающий энергетическую эффективность железо-никелевого аккумулятора. При понижении температуры ниже нуля зарядная эффективность железного электрода еще больше ухудшается и примерно при ниже −20 °C аккумулятор перестает заряжаться.

Производство

Аккумулятор Эдисона производился с 1903 до 1972 компанией «Edison Battery Storage Company» в East Orange, штат Нью-Джерси. Они были достаточно прибыльными для компании. В 1972 компания была продана корпорации «Exide Battery», которая прекратила производство в 1975.

В настоящее время (2012) железо-никелевые аккумуляторы производятся в США, Китае, Венгрии, России и Украине.

Применение

Экология

Железо-никелевые аккумуляторы не содержат кадмия и свинца, что делает их более безопасными для окружающей среды, чем никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы.

См. также

Литература

К:Википедия:Статьи без изображений (тип: не указан)

  • Black Edwin. Internal Combustion : How Corporations and Governments Addicted the World to Oil and Derailed the Alternatives. — St Martin's Griffin. — ISBN 978-0-312-35908-9.

Примечания

wikipedia.green

Аккумуляторы никель-железные - Энциклопедия по машиностроению XXL

Обозначения никель-железных аккумуляторных батарей расшифровываются так первые цифры указывают число аккумуляторных элементов в батарее, буквы Т — область применения (тяговый), НЖ — электрохимическую систему аккумулятора (никель-железный), цифры после букв — номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах, буква У — климатическое исполнение, цифра 2 — категорию размещения.  [c.26]

ТИН аккумулятора по способу нанесения на свинцовую решетку рабочего вещества — намазные НЖ, НК — электрохимическая система аккумулятора никель-железный, ни-кель-кадмиевый У2, Т2 — для умеренного и тропического климата с размещением в шкафу, кожухе.  [c.235]

При изготовлении щелочных никель-железного и никель-кадмиевого аккумуляторов выполняются следующие операции а) приготовление активной массы для положительного электрода б) приготовление массы для отрицательного электрода в) изготовление электродов г) сборка аккумуляторов.  [c.110]

Напряжение разомкнутой цепи — напряжение между выводами аккумулятора при разомкнутой внешней цепи. Оно зависит от электрохимической системы и равно для никель-кадмиевого аккумулятора 1,30— 1.34, никель-железного 1,37—1,41, серебряно-цинкового 1,60—1,86, кислотного 2,12 В.  [c.6]

Саморазряд никель-кадмиевых аккумуляторов в первый месяц хранения равен 10—15 % емкости, а в дальнейшем потеря емкости незначительна — 2—3 % в месяц при +20 С. При температуре ниже —5°С саморазряд очень мал. Никель-железные аккумуляторы теряют за месяц 7% емкости при температуре от —5 до +10°С 100% емкости— при температуре +40 °С 40—60 % емкости — при температуре +20 °С. Никель-железные аккумуляторы при хранении практически через 3 мес полностью теряют емкость, но саморазряд при температурах ниже —5 °С очень мал. Саморазряд серебряно-цинкового аккумулятора составляет 2—4 % в месяц при +20 °С.  [c.6]

Таблица 1.9. Основные технические данные ламельных никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов и АБ Таблица 1.9. Основные технические данные ламельных <a href="/info/267043">никель-кадмиевых</a> и никель-железных аккумуляторов и АБ
Аккумуляторные батареи тепловозов предназначены для питания током тяговых генераторов или стартер-генераторов при пуске дизелей, питания цепей управления и освещения при неработающем дизеле. Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных элементов, работа которых основана на способности электрической энергии преобразовываться в химическую и, наоборот, способности химической энергии преобразовываться в электрическую. На тепловозах применяют кислотные (свинцовые) и щелочные (никель-железные и никель-кадмиевые) аккумуляторы, отличающиеся друг от друга материалом пластин и составом электролита.  [c.112]

Щелочные аккумуляторы применяются двух типов никель-железные и никель-кадмиевые. Активная масса положительных пластин в этих аккумуляторах состоит из окисла никеля, смешанного для увеличения электропроводности с графитом. Эта масса помещена в тонкие железные оболочки с мелкой перфорацией. Отрицательные пластины изготовлены из губчатого железа (никель-железные аккумуляторы) или из губчатого кадмия с добавлением губчатого  [c.113]

На электротележках чаще всего применяют никель-железные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы.  [c.15]

Никель-железный аккумулятор представляет собой железный сосуд (бак), внутри которого размещены положительные и отрицательные пластины, выполненные в виде коробок из плоских перфорированных лент, заполненных активной массой. Активная масса положительных пластин состоит из смеси гидрата окиси (гидроксида) никеля и графита, отрицательных пластин — из специально приготовленного железного порошка.  [c.15]

Во время разряда на положительной пластине высшие оксиды никеля переходят в низшие, а на отрицательной — железо превращается в оксид. Таким образом, реакции, происходящие в никель-железных аккумуляторах, представляют собой переход кислорода с одной пластины на другую. При заряде аккумулятора кислород с железной, или отрицательной, пластины переходит на никелевую, или положительную. Во время разряда происходит обратный процесс. В щелочном аккумуляторе в отличие от свинцового электролит остается постоянным по составу и плотности, а в электролите, находящемся в порах пластин, происходят изменения.  [c.16]

Никель-кадмиевый аккумулятор имеет много общего с никель-железным. Активный материал положительных пластин, состав электролита и особенности конструкции одни и те же для обоих типов аккумуляторов. Однако у никель-кадмиевых аккумуляторов в отличие от никель-железных отрицательные пластины заполнены смесью губчатого кадмия с губчатым железом, повышающим мелкозернистость кадмия. При заряде и разряде аккумулятора кислород из активного материала одной пластины переходит в активный материал другой.  [c.16]

Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают более высокой отдачей, чем никель-железные. Кроме того, внутреннее сопротивление их ниже и саморазряд меньше они менее чувствительны к низкой температуре.  [c.16]

Никель-железные аккумуляторы. К корпусу 13 аккумулятора прямоугольной формы (рис. 4), выполненному из листовой стали, приварены дно 14 и крышка. Наружная поверхность корпуса покрыта слоем никеля. Внутри размещены блоки положительных и отрицательных пластин, причем последних на одну больше, что позволяет помещать одну положительную пластину между двумя отрицательными.  [c.22]

Никель-железный или щелочной тяговый аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных электродов, изолированных друг от друга сепараторами. Положительным электродом является никелевый, отрицательным — железный. Блок помещают в бак из стали или пластмассы. На стальные баки надевают резиновые чехлы.  [c.27]

Расскажите об устройстве пластин никель-железного аккумулятора.  [c.36]

Никель-железные аккумуляторы типа ТНЖ соединяют последовательно внутри металлических подвагонных ящиков, изолируя друг от друга резиновыми чехлами, а от ящиков — деревянными щитами. Деревянные щиты и внутреннюю поверхность ящиков окрашивают асфальтовым или битумным лаком. Между собой аккумуляторы соединяют стальными никелированными перемычками. Для выводов применяется гибкий провод площадью поперечного сечения 35 мм .  [c.148]

Наиболее часто применяемые щелочные аккумуляторы — никель-кадмиевые (НК), никель-железные (НЖ) и серебряно-цинковые (СЦ).  [c.24]

Никель-железные аккумуляторы изобрел Эдисон в 1901 г. Они дороже свинцово-кислотных и имеют меньший КПД, большие массу и объем. К их преимуществам относят достаточно высокую энергию (до 50 Вт-ч/кг), надежность и способность к глубокому разряду. Поэтому многие специалисты положительно оценивают перспективы их использования на электромобилях. Испытания, проведенные фирмой Мерседес (Германия), показали, что ни-кель-железные аккумуляторы в 2 раза увеличили пробег экспериментального электромобиля по сравнению со свинцово-кислотными. Их срок службы на электромобиле составил 4 года.  [c.39]

Другое сравнительно небольшие применение кадмий находит в никелево-кадмиевых аккумуляторах. В этих аккумуляторах отрицательные пластины состоят из железных сеток с губчатым кадмием (и железом) в качестве активного агента, а положительные пластины также состоят из железных сеток с окисью никеля в качестве активного компонента. Электролитом служит водный раствор едкого кали иногда добавляется гидроокись лития. Тщательное сравнение действия свинцовых (кислотных) и никелево-кадмиевых (щелочных) аккумуляторов [78] показывает, что  [c.276]

Пластины состоят из стальных ламелей-коробочек, по поверхности которых нанесены отверстия для доступа электролита к активной массе. Площадь отверстий по отношению к площади пластины (процент открытия ламельной ленты) составляет 12—15%. В результате не вся масса пластин участвует в работе, а масса аккумулятора значительно увеличивается. Пластины разной полярности одинаковы по конструкции и отличаются составом активной массы. У положительных пластин активной массой служит смесь гидроокиси никеля с добавкой графита для улучшения электропроводности, у отрицательных — смесь окиси железа с добавкой железного порошка.  [c.96]

В щелочных аккумуляторах применены пластины ламельной конструкции с никелем и железом в качестве активной массы. Ламель представляет собой плоскую спрессованную коробочку из стальной ленты толщиной 0,1 мм, покрытую сеткой мелких отверстий. Внутри ее находится активная масса. У положительных пластин в заряженном состоянии она состоит нз смеси гидрата окиси никеля с графитом (графит добавляется для улучшения электропроводности). У заряженных отрицательных пластин активная масса состоит из чистого железного порошка.  [c.109]

Щелочной аккумулятор состоит из железной никелированной решётки, в промежутках которой находятся карманы (пакеты) из тонкой стали. В эти карманы закладывается активная масса, которая для положительных пластин состоит из окиси никеля с некоторой примесью графита, а для отрицательных пластин — из смеси окиси железа и окиси ртути. В качестве электролита чаше всего используется еДкое кали (щёлочь).  [c.495]

На электровозах железных дорог СССР до последнего времени применялись только свинцовые аккумуляторы с 1955 г. на некоторых электровозах устанавливаются никель-кадмиевые и железо-никелевые аккумуляторы.  [c.297]

Положительные пластины никель-кадмиевых аккумуляторов содержат активную массу из перекиси никеля (N 203), помещённую в тонкие железные оболочки, снабжённые очень частой перфорацией отрицательные пластины состоят из губчатого кадмия (Сс1) с прибавлением губчатого железа (Ре), также помещённых в железные оболочки с перфорацией. Отверстия в оболочках настолько малы, что зёрна активной массы не могут выпасть из пакетов и произвести короткое замыкание. В то же время через эти отверстия может поступать к активной массе электролит и выделяться образующиеся при заряде аккумулятора газы.  [c.305]

Энергия удельная — энергия, отдаваемая аккумулятором при разряде в расчете на единицу его объема V или массы т, т. е. = или Wm=W m. Удельная энергия кислотных аккумуляторов равна 7—25, никель-кадмиевых 11—27, никель-железных 20—36, серебряноцинковых 120—130 Вт-ч/кг.  [c.6]

Никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы (табл. 1.2, 1.9— 1.13) имеют много общего в конструкциях и характеристиках. Аккумуляторы обладают большим ресурсом — несколько тысяч зарядно-разрядных циклов. Никель-железные аккумуляторы большой емкости используют в тяговых батареях (они дешевле никель-кадмиевых). Эти аккумуляторы характеризуются повышенным саморазрядом и пониженными отдачами по току и энергии. Электроды никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов могут быть ламельными и безламель-ными (те и другие — и положительными и отрицательными удельная емкость последних выше, чем у ламельных), трубчатыми (только отрицательными) и таблеточными (положительными и отрицательными). В зависимости от вида данные аккумуляторы промышленность выпус- кает незалитыми и залитыми электролитом.  [c.22]

Для никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторов, предназначенных для работы при температурах выше —15°С, используют 20— 22 %-ный раствор КОН плотностью 1190—1210 кг/м с добавкой 5— 20 г/л моногидрата лития Ь10Н, а при более низких температурах (от —30 до —40°С) 26—28 %-ный раствор КОН плотностью 1250— 1270 кг/м (в этом случае моногидрат лития не добавляют из-за снижения электрической проводимости).  [c.24]

Заряд неформированных на заводе-изготовителе никель-кадмиевых и никель-железных АБ проводят при введении их в эксплуатацию. Не залитые электролитом аккумуляторы подбирают в группы в зависимости от значения их НРЦ, после чего их заливают электролитом — 30 °С) плотностью 1190—1210 кг/м , если добавляют моногидрат лития, и плотностью 1250—1270 кг/мз без этой добавки. При НРЦ более 0,7 В проводят два-три зарядно-разрядных цикла, когда же НРЦ менее 0,7 В, делают до 5—6 циклов.  [c.30]

Никель-железные аккумуляторы благодаря высокой прочности пластин и корпуса не боятся толчков и сотрясений, а их электролит не выделяет при заряде вредно действующих паров, удовлетворительно работают при температурах от —20 до Ч-40°С, способны выносить короткие замыкания и перегрузки, не требуют тщательного ухода при эксплуатации, не подвержены явлениям сульфатации и имеют срок службы больще, чем у свинцовых.  [c.24]

Никель-кадмиевые аккумуляторы. Эти аккумуляторы по конструкции почти аналогичны никель-железным, но отличаются от последних содержанием активного материала и расположением электродов. В никель-кадмиевом аккумуляторе положительных пластин на одну больще, чем отрицательных, и в собранном блоке положительные пластины оказываются крайними. Объясняется это тем, что для правильной работы такого аккумулятора активная масса положительных пластин должна занимать больщий объем, чем отрицательных. Положительные пластины никель-кадмиевого аккумулятора несколько толще отрицательных.  [c.24]

Примерные кривые разряда и заряда никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов приведены на рис. 1.1, з. Номинальной емкостью аккумуляторов считают такую, которую они отдают при восьмичасовом разряде. При разряде большими токами их напряжение уменьшается (например, кривые Номинальное напряжение НК и НЖ аккумуляторов принимают равным 1,25 В.  [c.24]

Щелочной никель-железный аккумулятор ТПНЖ-550У2. Состоит из блока чередующихся между собой 36 положительных и 34 отрицательных электродных пластин И (рис. 8.31, б), помещенных в стальной бак  [c.237]

Наиболее заметное воздействие оказывает изменение те1 туры на емкость свинцово-кислотных аккумуляторов. Ана ные, но менее отчетливые зависимости емкости от температу тановлены для никель-кадмиевых, никель-железных и некс других типов аккумуляторов. В процессе эксалуатации самы бые элементы батарей не выдерживают и разрушаются 6i других. Поэтому столь большое значение приобретает неп ный контроль состояния отдельных аккумуляторов в батар емкости и напряжения в каждый момент времени.  [c.36]

На некоторых электровозах установлены железо-никелевые аккумуляторы типа ЖН-100 (железо-никелевые, ёмкость 100 а-ч). Положительные пластины железо-никелевых аккумуляторов не отличаются от положительных пластин никель-кадмиевых отрицательные же пластины вьшолнены из губчатого железа. Во время разряда аккумулятора кислород отнимается у никелевой (положите. ь-ной) пластины и присоединяется к железной (отрицательной) пластине. Во время заряда происходит обратное явление.  [c.305]

mash-xxl.info


Смотрите также