Железо-никелевый аккумулятор. Никелевый аккумулятор


Железо-никелевый аккумулятор — википедия фото

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

org-wikipediya.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.

Содержание

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 изобретенияПравить

Вальдемар ЮнгнерПравить

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 ЭдисонПравить

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»).

  • 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 процессПравить

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.

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.

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

  • 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.

ru-m.wiki.ng

Железо-никелевый аккумулятор Вики

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[ | код]

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[ | код]

Вальдемар Юнгнер[ | код]

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[ | код]

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[ | код]

  • 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[ | код]

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[ | код]

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[ | код]

Экология[ | код]

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[ | код]

Литература[ | код]

  • 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[ | код]

ru.wikibedia.ru

Никель-солевой аккумулятор — WiKi

Никелево-солевой аккумуля́тор (Ni-NaCl, он же никелево-натриево-хлоридный аккумулятор, он же натриево-никелево-хлоридный аккумулятор) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является металлический натрий, электролитом — керамический стакан-сепаратор из корунда (бета-глинозёма) и расплавленная соль, анодом — никелевая проволока. ЭДС никелево-солевого аккумулятора равен 2,56 В, удельная плотность энергии около 140 Вт·ч/кг в элементах и свыше 90 Вт·ч/кг в готовых батареях с системой управления. В зависимости от режима работы (буферный или циклический режим) срок службы составляет от 3000 до 9000 циклов заряда-разряда или же свыше 20-25 лет в буферном режиме. Никель-солевые аккумуляторы могут храниться разряженными, в отличие от свинцовых (Pb-h3SO4) и никелево-металло-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.

никель-солевой аккумуляторУдельная энергоёмкостьУдельная энергоплотностьЭлектродвижущая силаРабочая температура
Molten Salt Battery (Zebra).JPG Аккумуляторная батарея FIAMM SoNick 48TL200 (48 В, 200 А • ч)

140 Вт/ч/кг

280 Вт/л

2,58 В

от -40 до +60 °С

Общее описание

Никелево-солевые аккумуляторные батареи (2NaCl-Ni) — аккумуляторы с высокими показателями удельной энергоёмкости, цикличности и стойкости к высоким и низким температурам (-40°С до +60°С). Производятся из обыкновенной поваренной соли, керамики и никеля. Аккумуляторы абсолютно герметичные, относительно компактные в сравнении с традиционными свинцовыми аккумуляторами и экологически чистые.

История создания

Исследования по изучению перезаряжаемых аккумуляторных батарей на основе натрия в качестве отрицательного электрода начались ещё в 60-х годах прошлого века. Натрий привлек внимание учёных в первую очередь из-за своего большого электрического потенциала -2,71 В, лёгкого веса, нетоксичности и дешевизны.Наиболее известная батарея на основе натрия — это натриево-серная батарея (NaS), которая выпускается японской корпорацией NGK. Никелево-солевые аккумуляторы являются логическим продолжением натриево-серной технологии, при этом они лишены недостатков, присущих натриево-серным батареям, а именно не содержат в своем составе едкой серы, которая ввиду своих свойств способствует быстрой коррозии керамики и тем самым сокращает срок службы аккумулятора.Никелево-солевые батареи были впервые испытаны в 1970-х годах группой учёных в рамках проекта Zeolite Battery Research Africa (ZEBRA) в Претории, ЮАР под руководством доктора Йохана Котзера. По сокращённому названию проекта батарея и получила название Zebra. В течение 1980-х группой Beta Research and Development of Derby, Великобритания были полностью описаны химия элементов, электрохимические процессы, а также описан производственный цикл.В течение 20 лет группа учёных доводила технологию до совершенства, испытывая в активном веществе присадки из разных металлов для достижения наибольших показателей производительности.Серийное производство никелево-солевых батарей для разных отраслей промышленности было налажено в 1998 году в Швейцарии в г. Стабио на заводе MES-DEA. Сегодня данное предприятие входит в группу FIAMM и выпускает батареи для энергетики, связи, систем накопления энергии.

Технология

Особенностью работы никелево-солевого аккумулятора является расплавленное состояние электролита (NaAlCl4) и отрицательного электрода (Na), точка плавления которых составляет 157 °C и 98 °C соответственно. Именно по этой причине все аккумуляторы, в основе которых лежит применение натрия, например натриево-серные, относятся к разряду высокотемпературных и работают в температурном режиме около +250 °C. Отрицательный электрод выполнен из натрия и в процессе работы также находится в расплавленном состоянии. Электрический потенциал натрия (-2,71 В) сделал его крайне привлекательным для применения в системах аккумулирования энергии, плюс ко всему он лёгок, безвреден, а главное — это вещество недорого.Положительный электрод выполнен из никеля и в заряженном состоянии переходит в хлорид никеля.Положительный и отрицательный электроды отделяются друг от друга керамическим сепаратором-мембраной. Он выполнен из β-глинозема (корунд), и обеспечивает протекание электро-химической реакции, пропуская через себя ионы натрия.

Устройство элемента, основные компоненты

  Рис. 2 Устройство элемента Никель-Солевой батареи
  • Никель — положительный токосъемник (проволока), вспомогательное вещество (порошок).
  • Поваренная соль (2NaCl) — активное вещество в виде порошка.
  • β-глинозем — сепаратор.
  • Алюминий — вспомогательное вещество (в виде порошка).
  • Железо — вспомогательное вещество (в виде порошка).
  • Прочие присадки, в основном металлические пудры, для обеспечения высоких показателей по цикличности и сроку службы.
  • Нержавеющая сталь — стальной контейнер ячеек.

Электро-химическая реакция

При заряде Соль вступает в реакцию с никелем, образуя хлорид никеля, в результате чего высвобождается 2 иона натрия, которые, проходя через керамический сепаратор, накапливаются на внешней его стенке.В ходе разряда во внутренней полости керамического сепаратора восстанавливается поваренная соль и никель. Процесс заряда/разряда полностью обратный, без образования каких-либо побочных продуктов, что позволяет достигать высоких показателей по срокам службы как в буферном, так и в циклическом режиме.

2NaCl+Ni <=========> NiCl2+2Na Разряженная Заряженная

Технические характеристики никель-солевых элементов

  • Напряжение: 2.2-2.7 В (2.58 В в разомкнутой цепи)
  • Полезная ёмкость: 40 А·ч
  • Полная ёмкость: 48-50 А·ч
  • Габариты ячейки (Д × Ш × В): 36 × 36 × 220 мм
  • Вес элемента: 695 г
  • Показатели удельной энергоёмкости:
  • 140 Вт·ч/кг (для сравнения в свинцовых АКБ: 25-35 Вт·ч/кг)
  • 280 Вт·ч/лит (для сравнения в свинцовых АКБ: 70-100 Вт·ч/лит)

В собранной батарее показатели плотности энергии немного ниже (>90 Вт·ч/кг) ввиду наличия теплоизоляции и электронного модуля управления.

Ключевые преимущества

  • Не подвержены влиянию высоких и низких температур. Неизменные эксплуатационные свойства в широком температурном диапазоне от −20°С до +60°С для батареи с BMS и вплоть до +150°С для блока элементов без BMS.
  • Высокие показатели цикличности: расчётный ресурс службы — около 4500 циклов (>3000 циклов @ 80% DoD).
  • Снижение ёмкости имеет прямолинейную нисходящую характеристику (то есть они не подвержены внезапному падению ёмкости как, например, свинцово-кислотные батареи).
  • Очень высокие показатели удельной энергоёмкости (140 Вт·ч/кг и 280 Вт·ч/лит).
  • Очень низкая совокупная стоимость владения в период эксплуатации и хранения.
  • Длительный срок службы и практически неограниченный срок складского хранения: батареи не стареют и не утрачивают своих характеристик даже через 10-20 лет складского хранения.
  • Батарея абсолютно герметичная: отсутствует газовыделение в окружающую среду.
  • Изготавливаются без использования высокоядовитых материалов, таких как свинец, кадмий.
  • На 100 % пригодны к утилизации: сталь, никель, железо, соль и керамика.
  • На 70 % легче и на 30 % меньше свинцово-кислотных батарей.

Области применения

  • Автомобильный транспорт
  • Ж\Д транспорт
  • Связь
  • Энергетика, в том числе альтернативная
  • Системы накопления энергии (СНЭ)

Ссылки

ru-wiki.org

Железо-никелевый аккумулятор — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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], 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 в разы 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 разы (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 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.

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:

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

и на аноде:

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

(При разряде реакция протекает слева направо, при заряде справа налево.) [www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/chembox_edison-e.htm]

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

Напишите отзыв о статье "Железо-никелевый аккумулятор"

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.
  • [www.beutilityfree.com/content/index.php?option=com_content&view=article&id=106:Ni-FeFAQ&catid=42:Nickel-Iron%20Batteries Modern nickel-iron battery data]

Примечания

  1. ↑ «The Life of Thomas A. Edison» memory.loc.gov/ammem/edhtml/edbio.html
  2. ↑ [www.elec.ru/news/2009/09/11/rost-cen-na-svinec-eksperty-rekomenduyut-sozdavat-.html Рост цен на свинец: эксперты рекомендуют создавать запас аккумуляторов.]
  3. ↑ сравн: Железо-никелевый аккумулятор-Energy/consumer-price 1.5 — 6.6 Wh/US$ и свинцово-кислотный аккумулятор — Energy/consumer-price 7-18 Wh/US$
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 [www.mpoweruk.com/specifications/comparisons.pdf mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf)]
  5. ↑ 1 2 3 4 5 [web.archive.org/web/20090206110147/www.beutilityfree.com/content/pdf_files/NiFeFlyer.pdf a description of the Chinese nickel-iron battery from BeUtilityFree]
  6. ↑ 1 2 3 [www.mpoweruk.com/nickel_iron.htm Mpower: Nickel Iron Batteries], [www.axeonpower.com/nickel_iron.htm Axeonpower: Nickel Iron Batteries]
  7. ↑ [www.beutilityfree.com/content/index.php?option=com_content&view=article&id=106:Ni-FeFAQ&catid=42:Nickel-Iron%20Batteries «Nickel Iron Battery Frequently Asked Questions» BeUtilityFree ]
  8. ↑ Web archive backup: [web.archive.org/web/20041012143321/home.cybertron.com/~edurand/Otherstuff/otherstuff.html Edison Battery Booklet] original instruction book for the Edison battery
  9. ↑ Общие технические условия для аккумуляторов ТНЖ отражены в ГОСТ 26500-85 «Аккумуляторы щелочные никель-железные тяговые. Общие технические условия», который распространяется на аккумуляторы емкостью свыше 150 А*ч, предназначенные для питания электродвигателей рудничных электровозов и машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта в условиях эксплуатации групп М26 и М28 по ГОСТ 17516-72 на высоте над уровнем моря до 2000 м.

Отрывок, характеризующий Железо-никелевый аккумулятор

– Ах, да, – сказал Петя с первого слова Денисова, кивая головой, как будто он все понял, хотя он решительно не понял ни одного слова. Тихон Щербатый был один из самых нужных людей в партии. Он был мужик из Покровского под Гжатью. Когда, при начале своих действий, Денисов пришел в Покровское и, как всегда, призвав старосту, спросил о том, что им известно про французов, староста отвечал, как отвечали и все старосты, как бы защищаясь, что они ничего знать не знают, ведать не ведают. Но когда Денисов объяснил им, что его цель бить французов, и когда он спросил, не забредали ли к ним французы, то староста сказал, что мародеры бывали точно, но что у них в деревне только один Тишка Щербатый занимался этими делами. Денисов велел позвать к себе Тихона и, похвалив его за его деятельность, сказал при старосте несколько слов о той верности царю и отечеству и ненависти к французам, которую должны блюсти сыны отечества. – Мы французам худого не делаем, – сказал Тихон, видимо оробев при этих словах Денисова. – Мы только так, значит, по охоте баловались с ребятами. Миродеров точно десятка два побили, а то мы худого не делали… – На другой день, когда Денисов, совершенно забыв про этого мужика, вышел из Покровского, ему доложили, что Тихон пристал к партии и просился, чтобы его при ней оставили. Денисов велел оставить его. Тихон, сначала исправлявший черную работу раскладки костров, доставления воды, обдирания лошадей и т. п., скоро оказал большую охоту и способность к партизанской войне. Он по ночам уходил на добычу и всякий раз приносил с собой платье и оружие французское, а когда ему приказывали, то приводил и пленных. Денисов отставил Тихона от работ, стал брать его с собою в разъезды и зачислил в казаки. Тихон не любил ездить верхом и всегда ходил пешком, никогда не отставая от кавалерии. Оружие его составляли мушкетон, который он носил больше для смеха, пика и топор, которым он владел, как волк владеет зубами, одинаково легко выбирая ими блох из шерсти и перекусывая толстые кости. Тихон одинаково верно, со всего размаха, раскалывал топором бревна и, взяв топор за обух, выстрагивал им тонкие колышки и вырезывал ложки. В партии Денисова Тихон занимал свое особенное, исключительное место. Когда надо было сделать что нибудь особенно трудное и гадкое – выворотить плечом в грязи повозку, за хвост вытащить из болота лошадь, ободрать ее, залезть в самую середину французов, пройти в день по пятьдесят верст, – все указывали, посмеиваясь, на Тихона. – Что ему, черту, делается, меренина здоровенный, – говорили про него. Один раз француз, которого брал Тихон, выстрелил в него из пистолета и попал ему в мякоть спины. Рана эта, от которой Тихон лечился только водкой, внутренне и наружно, была предметом самых веселых шуток во всем отряде и шуток, которым охотно поддавался Тихон. – Что, брат, не будешь? Али скрючило? – смеялись ему казаки, и Тихон, нарочно скорчившись и делая рожи, притворяясь, что он сердится, самыми смешными ругательствами бранил французов. Случай этот имел на Тихона только то влияние, что после своей раны он редко приводил пленных. Тихон был самый полезный и храбрый человек в партии. Никто больше его не открыл случаев нападения, никто больше его не побрал и не побил французов; и вследствие этого он был шут всех казаков, гусаров и сам охотно поддавался этому чину. Теперь Тихон был послан Денисовым, в ночь еще, в Шамшево для того, чтобы взять языка. Но, или потому, что он не удовлетворился одним французом, или потому, что он проспал ночь, он днем залез в кусты, в самую середину французов и, как видел с горы Денисов, был открыт ими.

Поговорив еще несколько времени с эсаулом о завтрашнем нападении, которое теперь, глядя на близость французов, Денисов, казалось, окончательно решил, он повернул лошадь и поехал назад. – Ну, бг'ат, тепег'ь поедем обсушимся, – сказал он Пете. Подъезжая к лесной караулке, Денисов остановился, вглядываясь в лес. По лесу, между деревьев, большими легкими шагами шел на длинных ногах, с длинными мотающимися руками, человек в куртке, лаптях и казанской шляпе, с ружьем через плечо и топором за поясом. Увидав Денисова, человек этот поспешно швырнул что то в куст и, сняв с отвисшими полями мокрую шляпу, подошел к начальнику. Это был Тихон. Изрытое оспой и морщинами лицо его с маленькими узкими глазами сияло самодовольным весельем. Он, высоко подняв голову и как будто удерживаясь от смеха, уставился на Денисова. – Ну где пг'опадал? – сказал Денисов. – Где пропадал? За французами ходил, – смело и поспешно отвечал Тихон хриплым, но певучим басом. – Зачем же ты днем полез? Скотина! Ну что ж, не взял?.. – Взять то взял, – сказал Тихон. – Где ж он? – Да я его взял сперва наперво на зорьке еще, – продолжал Тихон, переставляя пошире плоские, вывернутые в лаптях ноги, – да и свел в лес. Вижу, не ладен. Думаю, дай схожу, другого поаккуратнее какого возьму. – Ишь, шельма, так и есть, – сказал Денисов эсаулу. – Зачем же ты этого не пг'ивел? – Да что ж его водить то, – сердито и поспешно перебил Тихон, – не гожающий. Разве я не знаю, каких вам надо? – Эка бестия!.. Ну?.. – Пошел за другим, – продолжал Тихон, – подполоз я таким манером в лес, да и лег. – Тихон неожиданно и гибко лег на брюхо, представляя в лицах, как он это сделал. – Один и навернись, – продолжал он. – Я его таким манером и сграбь. – Тихон быстро, легко вскочил. – Пойдем, говорю, к полковнику. Как загалдит. А их тут четверо. Бросились на меня с шпажками. Я на них таким манером топором: что вы, мол, Христос с вами, – вскрикнул Тихон, размахнув руками и грозно хмурясь, выставляя грудь. – То то мы с горы видели, как ты стречка задавал через лужи то, – сказал эсаул, суживая свои блестящие глаза. Пете очень хотелось смеяться, но он видел, что все удерживались от смеха. Он быстро переводил глаза с лица Тихона на лицо эсаула и Денисова, не понимая того, что все это значило. – Ты дуг'ака то не представляй, – сказал Денисов, сердито покашливая. – Зачем пег'вого не пг'ивел? Тихон стал чесать одной рукой спину, другой голову, и вдруг вся рожа его растянулась в сияющую глупую улыбку, открывшую недостаток зуба (за что он и прозван Щербатый). Денисов улыбнулся, и Петя залился веселым смехом, к которому присоединился и сам Тихон. – Да что, совсем несправный, – сказал Тихон. – Одежонка плохенькая на нем, куда же его водить то. Да и грубиян, ваше благородие. Как же, говорит, я сам анаральский сын, не пойду, говорит. – Экая скотина! – сказал Денисов. – Мне расспросить надо… – Да я его спрашивал, – сказал Тихон. – Он говорит: плохо зн аком. Наших, говорит, и много, да всё плохие; только, говорит, одна названия. Ахнете, говорит, хорошенько, всех заберете, – заключил Тихон, весело и решительно взглянув в глаза Денисова. – Вот я те всыплю сотню гог'ячих, ты и будешь дуг'ака то ког'чить, – сказал Денисов строго. – Да что же серчать то, – сказал Тихон, – что ж, я не видал французов ваших? Вот дай позатемняет, я табе каких хошь, хоть троих приведу. – Ну, поедем, – сказал Денисов, и до самой караулки он ехал, сердито нахмурившись и молча. Тихон зашел сзади, и Петя слышал, как смеялись с ним и над ним казаки о каких то сапогах, которые он бросил в куст. Когда прошел тот овладевший им смех при словах и улыбке Тихона, и Петя понял на мгновенье, что Тихон этот убил человека, ему сделалось неловко. Он оглянулся на пленного барабанщика, и что то кольнуло его в сердце. Но эта неловкость продолжалась только одно мгновенье. Он почувствовал необходимость повыше поднять голову, подбодриться и расспросить эсаула с значительным видом о завтрашнем предприятии, с тем чтобы не быть недостойным того общества, в котором он находился. Посланный офицер встретил Денисова на дороге с известием, что Долохов сам сейчас приедет и что с его стороны все благополучно. Денисов вдруг повеселел и подозвал к себе Петю. – Ну, г'асскажи ты мне пг'о себя, – сказал он.

Петя при выезде из Москвы, оставив своих родных, присоединился к своему полку и скоро после этого был взят ординарцем к генералу, командовавшему большим отрядом. Со времени своего производства в офицеры, и в особенности с поступления в действующую армию, где он участвовал в Вяземском сражении, Петя находился в постоянно счастливо возбужденном состоянии радости на то, что он большой, и в постоянно восторженной поспешности не пропустить какого нибудь случая настоящего геройства. Он был очень счастлив тем, что он видел и испытал в армии, но вместе с тем ему все казалось, что там, где его нет, там то теперь и совершается самое настоящее, геройское. И он торопился поспеть туда, где его не было. Когда 21 го октября его генерал выразил желание послать кого нибудь в отряд Денисова, Петя так жалостно просил, чтобы послать его, что генерал не мог отказать. Но, отправляя его, генерал, поминая безумный поступок Пети в Вяземском сражении, где Петя, вместо того чтобы ехать дорогой туда, куда он был послан, поскакал в цепь под огонь французов и выстрелил там два раза из своего пистолета, – отправляя его, генерал именно запретил Пете участвовать в каких бы то ни было действиях Денисова. От этого то Петя покраснел и смешался, когда Денисов спросил, можно ли ему остаться. До выезда на опушку леса Петя считал, что ему надобно, строго исполняя свой долг, сейчас же вернуться. Но когда он увидал французов, увидал Тихона, узнал, что в ночь непременно атакуют, он, с быстротою переходов молодых людей от одного взгляда к другому, решил сам с собою, что генерал его, которого он до сих пор очень уважал, – дрянь, немец, что Денисов герой, и эсаул герой, и что Тихон герой, и что ему было бы стыдно уехать от них в трудную минуту.

wiki-org.ru

Никель-солевой аккумулятор — википедия фото

Никелево-солевой аккумуля́тор (Ni-NaCl, он же никелево-натриево-хлоридный аккумулятор, он же натриево-никелево-хлоридный аккумулятор) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является металлический натрий, электролитом — керамический стакан-сепаратор из корунда (бета-глинозёма) и расплавленная соль, анодом — никелевая проволока. ЭДС никелево-солевого аккумулятора равен 2,56 В, удельная плотность энергии около 140 Вт·ч/кг в элементах и свыше 90 Вт·ч/кг в готовых батареях с системой управления. В зависимости от режима работы (буферный или циклический режим) срок службы составляет от 3000 до 9000 циклов заряда-разряда или же свыше 20-25 лет в буферном режиме. Никель-солевые аккумуляторы могут храниться разряженными, в отличие от свинцовых (Pb-h3SO4) и никелево-металло-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.

никель-солевой аккумуляторУдельная энергоёмкостьУдельная энергоплотностьЭлектродвижущая силаРабочая температура
Molten Salt Battery (Zebra).JPG Аккумуляторная батарея FIAMM SoNick 48TL200 (48 В, 200 А • ч)

140 Вт/ч/кг

280 Вт/л

2,58 В

от -40 до +60 °С

Общее описание

Никелево-солевые аккумуляторные батареи (2NaCl-Ni) — аккумуляторы с высокими показателями удельной энергоёмкости, цикличности и стойкости к высоким и низким температурам (-40°С до +60°С). Производятся из обыкновенной поваренной соли, керамики и никеля. Аккумуляторы абсолютно герметичные, относительно компактные в сравнении с традиционными свинцовыми аккумуляторами и экологически чистые.

История создания

Исследования по изучению перезаряжаемых аккумуляторных батарей на основе натрия в качестве отрицательного электрода начались ещё в 60-х годах прошлого века. Натрий привлек внимание учёных в первую очередь из-за своего большого электрического потенциала -2,71 В, лёгкого веса, нетоксичности и дешевизны.Наиболее известная батарея на основе натрия — это натриево-серная батарея (NaS), которая выпускается японской корпорацией NGK. Никелево-солевые аккумуляторы являются логическим продолжением натриево-серной технологии, при этом они лишены недостатков, присущих натриево-серным батареям, а именно не содержат в своем составе едкой серы, которая ввиду своих свойств способствует быстрой коррозии керамики и тем самым сокращает срок службы аккумулятора.Никелево-солевые батареи были впервые испытаны в 1970-х годах группой учёных в рамках проекта Zeolite Battery Research Africa (ZEBRA) в Претории, ЮАР под руководством доктора Йохана Котзера. По сокращённому названию проекта батарея и получила название Zebra. В течение 1980-х группой Beta Research and Development of Derby, Великобритания были полностью описаны химия элементов, электрохимические процессы, а также описан производственный цикл.В течение 20 лет группа учёных доводила технологию до совершенства, испытывая в активном веществе присадки из разных металлов для достижения наибольших показателей производительности.Серийное производство никелево-солевых батарей для разных отраслей промышленности было налажено в 1998 году в Швейцарии в г. Стабио на заводе MES-DEA. Сегодня данное предприятие входит в группу FIAMM и выпускает батареи для энергетики, связи, систем накопления энергии.

Технология

Особенностью работы никелево-солевого аккумулятора является расплавленное состояние электролита (NaAlCl4) и отрицательного электрода (Na), точка плавления которых составляет 157 °C и 98 °C соответственно. Именно по этой причине все аккумуляторы, в основе которых лежит применение натрия, например натриево-серные, относятся к разряду высокотемпературных и работают в температурном режиме около +250 °C. Отрицательный электрод выполнен из натрия и в процессе работы также находится в расплавленном состоянии. Электрический потенциал натрия (-2,71 В) сделал его крайне привлекательным для применения в системах аккумулирования энергии, плюс ко всему он лёгок, безвреден, а главное — это вещество недорого.Положительный электрод выполнен из никеля и в заряженном состоянии переходит в хлорид никеля.Положительный и отрицательный электроды отделяются друг от друга керамическим сепаратором-мембраной. Он выполнен из β-глинозема (корунд), и обеспечивает протекание электро-химической реакции, пропуская через себя ионы натрия.

Устройство элемента, основные компоненты

  Рис. 2 Устройство элемента Никель-Солевой батареи
  • Никель — положительный токосъемник (проволока), вспомогательное вещество (порошок).
  • Поваренная соль (2NaCl) — активное вещество в виде порошка.
  • β-глинозем — сепаратор.
  • Алюминий — вспомогательное вещество (в виде порошка).
  • Железо — вспомогательное вещество (в виде порошка).
  • Прочие присадки, в основном металлические пудры, для обеспечения высоких показателей по цикличности и сроку службы.
  • Нержавеющая сталь — стальной контейнер ячеек.

Электро-химическая реакция

При заряде Соль вступает в реакцию с никелем, образуя хлорид никеля, в результате чего высвобождается 2 иона натрия, которые, проходя через керамический сепаратор, накапливаются на внешней его стенке.В ходе разряда во внутренней полости керамического сепаратора восстанавливается поваренная соль и никель. Процесс заряда/разряда полностью обратный, без образования каких-либо побочных продуктов, что позволяет достигать высоких показателей по срокам службы как в буферном, так и в циклическом режиме.

2NaCl+Ni <=========> NiCl2+2Na Разряженная Заряженная

Технические характеристики никель-солевых элементов

  • Напряжение: 2.2-2.7 В (2.58 В в разомкнутой цепи)
  • Полезная ёмкость: 40 А·ч
  • Полная ёмкость: 48-50 А·ч
  • Габариты ячейки (Д × Ш × В): 36 × 36 × 220 мм
  • Вес элемента: 695 г
  • Показатели удельной энергоёмкости:
  • 140 Вт·ч/кг (для сравнения в свинцовых АКБ: 25-35 Вт·ч/кг)
  • 280 Вт·ч/лит (для сравнения в свинцовых АКБ: 70-100 Вт·ч/лит)

В собранной батарее показатели плотности энергии немного ниже (>90 Вт·ч/кг) ввиду наличия теплоизоляции и электронного модуля управления.

Ключевые преимущества

  • Не подвержены влиянию высоких и низких температур. Неизменные эксплуатационные свойства в широком температурном диапазоне от −20°С до +60°С для батареи с BMS и вплоть до +150°С для блока элементов без BMS.
  • Высокие показатели цикличности: расчётный ресурс службы — около 4500 циклов (>3000 циклов @ 80% DoD).
  • Снижение ёмкости имеет прямолинейную нисходящую характеристику (то есть они не подвержены внезапному падению ёмкости как, например, свинцово-кислотные батареи).
  • Очень высокие показатели удельной энергоёмкости (140 Вт·ч/кг и 280 Вт·ч/лит).
  • Очень низкая совокупная стоимость владения в период эксплуатации и хранения.
  • Длительный срок службы и практически неограниченный срок складского хранения: батареи не стареют и не утрачивают своих характеристик даже через 10-20 лет складского хранения.
  • Батарея абсолютно герметичная: отсутствует газовыделение в окружающую среду.
  • Изготавливаются без использования высокоядовитых материалов, таких как свинец, кадмий.
  • На 100 % пригодны к утилизации: сталь, никель, железо, соль и керамика.
  • На 70 % легче и на 30 % меньше свинцово-кислотных батарей.

Области применения

  • Автомобильный транспорт
  • Ж\Д транспорт
  • Связь
  • Энергетика, в том числе альтернативная
  • Системы накопления энергии (СНЭ)

Ссылки

org-wikipediya.ru

Железо-никелевый аккумулятор — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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], 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 в разы 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 разы (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 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.

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:

Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл <code>texvc</code> не найден; См. math/README — справку по настройке.): \mathsf{2 Ni O OH \; + \; 2 H_2O \; + \; 2e^- \quad \rightleftharpoons \quad 2 Ni(OH)_2 + 2 OH^-}

и на аноде:

Невозможно разобрать выражение (Выполняемый файл <code>texvc</code> не найден; См. math/README — справку по настройке.): \mathsf{Fe + 2 OH^- \quad \rightleftharpoons \quad Fe(OH)_2 + 2e^-}.

(При разряде реакция протекает слева направо, при заряде справа налево.) [http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/chembox_edison-e.htm]

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

Напишите отзыв о статье "Железо-никелевый аккумулятор"

Литература

[[К:Википедия:Статьи без изображений (страна: Ошибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.)]][[К:Википедия:Статьи без изображений (страна: Ошибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.)]][[К:Википедия:Статьи без изображений (страна: Ошибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.)]]Ошибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумуляторОшибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумуляторОшибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумуляторОшибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумуляторОшибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумуляторОшибка Lua: callParserFunction: function "#property" was not found.Железо-никелевый аккумулятор

  • 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.
  • [http://www.beutilityfree.com/content/index.php?option=com_content&view=article&id=106:Ni-FeFAQ&catid=42:Nickel-Iron%20Batteries Modern nickel-iron battery data]

Примечания

  1. ↑ «The Life of Thomas A. Edison» http://memory.loc.gov/ammem/edhtml/edbio.html
  2. ↑ [http://www.elec.ru/news/2009/09/11/rost-cen-na-svinec-eksperty-rekomenduyut-sozdavat-.html Рост цен на свинец: эксперты рекомендуют создавать запас аккумуляторов.]
  3. ↑ сравн: Железо-никелевый аккумулятор-Energy/consumer-price 1.5 — 6.6 Wh/US$ и свинцово-кислотный аккумулятор — Energy/consumer-price 7-18 Wh/US$
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 [http://www.mpoweruk.com/specifications/comparisons.pdf mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf)]
  5. ↑ 1 2 3 4 5 [http://web.archive.org/web/20090206110147/http://www.beutilityfree.com/content/pdf_files/NiFeFlyer.pdf a description of the Chinese nickel-iron battery from BeUtilityFree]
  6. ↑ 1 2 3 [http://www.mpoweruk.com/nickel_iron.htm Mpower: Nickel Iron Batteries], [http://www.axeonpower.com/nickel_iron.htm Axeonpower: Nickel Iron Batteries]
  7. ↑ [http://www.beutilityfree.com/content/index.php?option=com_content&view=article&id=106:Ni-FeFAQ&catid=42:Nickel-Iron%20Batteries «Nickel Iron Battery Frequently Asked Questions» BeUtilityFree ]
  8. ↑ Web archive backup: [http://web.archive.org/web/20041012143321/home.cybertron.com/~edurand/Otherstuff/otherstuff.html Edison Battery Booklet] original instruction book for the Edison battery
  9. ↑ Общие технические условия для аккумуляторов ТНЖ отражены в ГОСТ 26500-85 «Аккумуляторы щелочные никель-железные тяговые. Общие технические условия», который распространяется на аккумуляторы емкостью свыше 150 А*ч, предназначенные для питания электродвигателей рудничных электровозов и машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта в условиях эксплуатации групп М26 и М28 по ГОСТ 17516-72 на высоте над уровнем моря до 2000 м.

Отрывок, характеризующий Железо-никелевый аккумулятор

Это было прощание... Монтсегюр прощался с ними, ласково провожая в другую жизнь... А в это время внизу, у подножья горы, складывался огромный страшный костёр. Вернее, целое строение в виде деревянной площадки, на которой «красовались» толстые столбы... Более двухсот Совершенных начали торжественно и медленно спускаться по скользкой, и очень крутой каменной тропинке. Утро стояло ветреное и холодное. Солнце глянуло из-за туч лишь на коротенькое мгновение... чтобы обласкать напоследок своих любимых детей, своих Катар, идущих на смерть... И снова ползли по небу свинцовые тучи. Оно было серым и неприветливым. И чужим. Всё вокруг было промёрзлым. Моросящий воздух напитывал влагой тонкие одежды. Пятки идущих застывали, скользя по мокрым камням... На горе Монтсегюр всё ещё красовался последний снег.

Внизу озверевший от холода маленький человек хрипло орал на крестоносцев, приказывая срубить побольше деревьев и тащить в костёр. Пламя почему-то не разгоралось, а человечку хотелось, чтобы оно полыхало до самих небес!.. Он заслужил его, он ждал этого десять долгих месяцев, и вот теперь оно свершилось! Ещё вчера он мечтал побыстрее возвратиться домой. Но злость и ненависть к проклятым катарам брала верх, и теперь ему уже хотелось только одного – видеть, как наконец-то будут полыхать последние Совершенные. Эти последние Дети Дьявола!.. И только тогда, когда от них останется лишь куча горячего пепла, он спокойно пойдёт домой. Этим маленьким человечком был сенешаль города Каркасона. Его звали Хюг де Арси (Hugues des Arcis). Он действовал от имени его величества, короля Франции, Филиппа Августа. Катары спускались уже намного ниже. Теперь они двигались между двух угрюмых, вооружённых колон. Крестоносцы молчали, хмуро наблюдая за процессией худых, измождённых людей, лица которых почему-то сияли неземным, непонятным восторгом. Это охрану пугало. И это было, по их понятию, ненормально. Эти люди шли на смерть. И не могли улыбаться. Было что-то тревожное и непонятное в их поведении, от чего охранникам хотелось уйти отсюда побыстрей и подальше, но обязанности не разрешали – приходилось смиряться. Пронизывающий ветер развевал тонкие, влажные одежды Совершенных, заставляя их ёжиться и, естественно, жаться ближе друг к другу, что сразу же пресекалось охраной, толкавшей их двигаться в одиночку. Первой в этой жуткой похоронной процессии шла Эсклармонд. Её длинные волосы, на ветру развеваясь, закрывали худую фигурку шёлковым плащом... Платье на бедняжке висело, будучи невероятно широким. Но Эсклармонд шла, высоко подняв свою красивую головку и... улыбалась. Будто шла она к своему великому счастью, а не на страшную, бесчеловечную смерть. Мысли её блуждали далеко-далеко, за высокими снежными горами, где находились самые дорогие ей люди – её муж, и её маленький новорождённый сынишка... Она знала – Светозар будет наблюдать за Монтсегюром, знала – он увидит пламя, когда оно будет безжалостно пожирать её тело, и ей очень хотелось выглядеть бесстрашной и сильной... Хотелось быть его достойной... Мать шла за нею, она тоже была спокойна. Лишь от боли за любимую девочку на её глаза время от времени наворачивались горькие слёзы. Но ветер подхватывал их и тут же сушил, не давая скатиться по худым щекам. В полном молчании двигалась скорбная колонна. Вот они уже достигли площадки, на которой бушевал огромный костёр. Он горел пока лишь в середине, видимо, ожидая, пока к столбам привяжут живую плоть, которая будет гореть весело и быстро, несмотря на пасмурную, ветреную погоду. Несмотря на людскую боль... Эсклармонд поскользнулась на кочке, но мать подхватила её, не давая упасть. Они представляли очень скорбную пару, мать и дочь... Худые и замёрзшие, они шли прямые, гордо неся свои обнажённые головы, несмотря на холод, несмотря на усталость, несмотря на страх.. Они хотели выглядеть уверенными и сильными перед палачами. Хотели быть мужественными и не сдающимися, так как на них смотрел муж и отец... Раймон де Перейль оставался жить. Он не шёл на костёр с остальными. Он оставался, чтобы помочь оставшимся, кто не имел никого, чтобы их защитить. Он был владельцем замка, сеньором, который честью и словом отвечал за всех этих людей. Раймонд де Перейль не имел права так просто умереть. Но для того, чтобы жить, он должен был отречься от всего, во что столько лет искренне верил. Это было страшнее костра. Это было ложью. А Катары не лгали... Никогда, ни при каких обстоятельствах, ни за какую цену, сколь высокой она бы ни оказалась. Поэтому и для него жизнь кончалась сейчас, со всеми... Так как умирала его душа. А то, что останется на потом – это уже будет не он. Это будет просто живущее тело, но его сердце уйдёт с родными – с его отважной девочкой и с его любимой, верной женой...

Перед Катарами остановился тот же маленький человечек, Хюг де Арси. Нетерпеливо топчась на месте, видимо, желая поскорее закончить, он хриплым, надтреснутым голосом начал отбор... – Как тебя зовут? – Эсклармонд де Перейль, – последовал ответ. – Хюг де Арси, действую от имени короля Франции. Вы обвиняетесь в ереси Катар. Вам известно, в соответствии с нашим соглашением, которое вы приняли 15 дней назад, чтобы быть свободной и сохранить жизнь, вы должны отречься от своей веры и искренне поклясться в верности вере Римской католической церкви. Вы должны сказать: «отрекаюсь от своей религии и принимаю католическую религию!». – Я верю в свою религию и никогда не отрекусь от неё... – твёрдо прозвучал ответ. – Бросьте её в огонь! – довольно крикнул человечек. Ну, вот и всё. Её хрупкая и короткая жизнь подошла к своему страшному завершению. Двое человек схватили её и швырнули на деревянную вышку, на которой ждал хмурый, бесчувственный «исполнитель», державший в руках толстые верёвки. Там же горел костёр... Эсклармонд сильно ушиблась, но тут же сама себе горько улыбнулась – очень скоро у неё будет гораздо больше боли... – Как вас зовут? – продолжался опрос Арси. – Корба де Перейль... Через коротенькое мгновение её бедную мать так же грубо швырнули рядом с ней. Так, один за другим Катары проходили «отбор», и количество приговорённых всё прибавлялось... Все они могли спасти свои жизни. Нужно было «всего лишь» солгать и отречься от того, во что ты верил. Но такую цену не согласился платить ни один... Пламя костра трескалось и шипело – влажное дерево никак не желало гореть в полную мощь. Но ветер становился всё сильнее и время от времени доносил жгучие языки огня до кого-то из осуждённых. Одежда на несчастном вспыхивала, превращая человека в горящий факел... Раздавались крики – видимо, не каждый мог вытерпеть такую боль.

Эсклармонд дрожала от холода и страха... Как бы она ни храбрилась – вид горящих друзей вызывал у неё настоящий шок... Она была окончательно измученной и несчастной. Ей очень хотелось позвать кого-то на помощь... Но она точно знала – никто не поможет и не придёт. Перед глазами встал маленький Видомир. Она никогда не увидит, как он растёт... никогда не узнает, будет ли его жизнь счастливой. Она была матерью, всего лишь раз, на мгновение обнявшей своего ребёнка... И она уже никогда не родит Светозару других детей, потому что жизнь её заканчивалась прямо сейчас, на этом костре... рядом с другими. Эсклармонд глубоко вздохнула, не обращая внимания на леденящий холод. Как жаль, что не было солнца!.. Она так любила греться под его ласковыми лучами!.. Но в тот день небо было хмурым, серым и тяжёлым. Оно с ними прощалось... Кое-как сдерживая готовые политься горькие слёзы, Эсклармонд высоко подняла голову. Она ни за что не покажет, как по-настоящему ей было плохо!.. Ни за что!!! Она как-нибудь вытерпит. Ждать оставалось не так уж долго... Мать находилась рядом. И вот-вот готова была вспыхнуть... Отец стоял каменным изваянием, смотря на них обеих, а в его застывшем лице не было ни кровинки... Казалось, жизнь ушла от него, уносясь туда, куда очень скоро уйдут и они. Рядом послышался истошный крик – это вспыхнула мама... – Корба! Корба, прости меня!!! – это закричал отец. Вдруг Эсклармонд почувствовала нежное, ласковое прикосновение... Она знала – это был Свет её Зари. Светозар... Это он протянул руку издалека, чтобы сказать последнее «прощай»... Чтобы сказать, что он – с ней, что он знает, как ей будет страшно и больно... Он просил её быть сильной... Дикая, острая боль полоснула тело – вот оно! Пришло!!! Жгучее, ревущее пламя коснулось лица. Вспыхнули волосы... Через секунду тело вовсю полыхало... Милая, светлая девочка, почти ребёнок, приняла свою смерть молча. Какое-то время она ещё слышала, как дико кричал отец, называя её имя. Потом исчезло всё... Её чистая душа ушла в добрый и правильный мир. Не сдаваясь и не ломаясь. Точно так, как она хотела. Вдруг, совершенно не к месту, послышалось пение... Это присутствовавшие на казни церковники начали петь, чтобы заглушить крики сгоравших «осуждённых». Хриплыми от холода голосами они пели псалмы о всепрощении и доброте господа... Наконец, у стен Монтсегюра наступил вечер. Страшный костёр догорал, иногда ещё вспыхивая на ветру гаснущими, красными углями. За день ветер усилился и теперь бушевал во всю, разнося по долине чёрные облака копоти и гари, приправленные сладковатым запахом горелой человеческой плоти... У погребального костра, наталкиваясь на близстоявших, потерянно бродил странный, отрешённый человек... Время от времени вскрикивая чьё-то имя, он вдруг хватался за голову и начинал громко, душераздирающе рыдать. Окружающая его толпа расступалась, уважая чужое горе. А человек снова медленно брёл, ничего не видя и не замечая... Он был седым, сгорбленным и уставшим. Резкие порывы ветра развевали его длинные седые волосы, рвали с тела тонкую тёмную одежду... На мгновение человек обернулся и – о, боги!.. Он был совсем ещё молодым!!! Измождённое тонкое лицо дышало болью... А широко распахнутые серые глаза смотрели удивлённо, казалось, не понимая, где и почему он находился. Вдруг человек дико закричал и... бросился прямо в костёр!.. Вернее, в то, что от него оставалось... Рядом стоявшие люди пытались схватить его за руку, но не успели. Человек рухнул ниц на догоравшие красные угли, прижимая к груди что-то цветное...

o-ili-v.ru


Смотрите также