Залізо-нікелевий акумулятор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Залізо-нікелевий акумуляторлужний акумулятор з електродами із заліза (+) і нікелю (-). Один з основних типів акумуляторів; застосовується в авіації, техніці зв'язку, на електрокарах. Такий акумулятор не містить кадмію і свинцю, що робить його більш безпечним для довкілля, ніж нікель-кадмієві та свинцево-кислотні акумулятори.

Активна маса позитивних пластин складається з гідроксиду нікелю Ni(ОН)3 з домішкою певної кількості графіту для збільшення електропровідності. Активна маса негативних пластин у залізо-нікелевих акумуляторів складається з губчастого заліза FG (порошок відновленого заліза). Для сучасних залізо-нікелевих (ЗН) акумуляторів ККД дорівнює 55-65%. З точки зору вартості й питомої енергоємності, вони близькі до літій-іонних акумуляторів, а з точки зору саморозряду. ефективності й напруги - до нікель-метал-гідридних. Це досить витривалі акумулятори, стійкі до грубого поводження (перезаряд, глибокий розряд, коротке замикання, термічні удари, вібрації та струси), та з довгим терміном служби. Використовуються для резервного електропостачання там, де можуть бути постійно зарядженими; в такому разі строк їхньої служби може перевищувати 20 років.

Історія винаходу і застосування[ред.ред. код]

Швецький винахідник Вальдемар Юнгнер винайшов нікель-кадмієвий акумулятор у 1899 році. Він експериментував із залізом у якості заміни кадмію, включаючи варіант зі 100% залізом. Юнгнер виявив, що головною перевагою перед нікель-кадмієвою схемою була низька вартість, але через нижчу ефективність зарядки та більш високе газоутворення, нікель-залізна технологія була визнана неповноцінною і роботи над нею були зупинені. Юнгнер отримав кілька патентів на залізну версію його акумулятора (швецькі патенти № 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 і німецький патент № 110.210/1899).

Томас Едісон незалежно від Юнгнера у 1901 р. винайшов залізо-нікелевий акумулятор, який застосовував у якості джерела енергії для таких електромобілів, як «Detroit Electric» і «Baker Electric». Едісон заявляв, що нікель-залізні батареї будуть "значно кращими від акумуляторів, що використовують свинцеві пластини і кислоту". Робота Юнгнера була практично невідомою в США до 1940-х років, коли там було запущено виробництво нікель-кадмієвих акумуляторів. 50-вольтова нікель-залізна батарея була основним джерелом енергії у німецькій ракеті "Фау-2" (спільно з двома 16-вольтовими акумуляторами живлення 4 гіроскопів, у зменшеній версії використовувалася в крилатій ракеті "Фау-1").

Залізо-нікелеві акумулятори стали менше використовуватися з моменту зупинки їхнього виробництва через пожежу на заводі/лабораторії Едісона у 1914 році [1] через погані показники їхньої роботи за низьких температур, поганого утримання заряду (як у NiMH акумуляторів) та високії вартості виробництва, порівняної з кращими герметизованими свинцево-кислотними акумуляторами та до 1/2 вартості NiMH акумуляторів. Але у зв'язку зі зростанням вартості свинцю[2] в останні роки, через що ціна свинцевих акумуляторів значно зросла, ціни практично зрівнялися.[3]

Акумулятори Едісона вироблялися з 1903 по 1972 рік компанією «Edison Battery Storage Company» в East Orange, штат Нью-Джерсі. Вони були досить прибутковими для компанії. У 1972 компанію было продано корпорації «Exide Battery», яка припинила виробництво у 1975.

Сучасне застосування[ред.ред. код]

Зараз залізо-никелеві акумулятори випускаються в США, Китаї, Угорщині, Росії та в Україні. В Україні виробником залізо-нікелевих та кадмієво-нікелевих акумуляторів з 1951 року є "Луганський завод лужних акумуляторів".

Здатність цих акумуляторів виносити часті цикли заряду/розряду повязана з низькою розчинністю реагентів в електроліті. Формування металевого заліза у процесі заряжання довготривале через низьку розчинність Fe3O4. Тривалий процес утворення кристалів заліза зберігає електроди, але також обмежує швидкість роботи: такі акумулятори заряджаються повільно і розряджаються повільно.

Залізо-нікелеві акумулятори довгий час використовувались у європейській гірничо-видобувній промисловості завдяки їхній здатності залишатись в разрядженому стані тривалий час без пошкодження, переносити вібрацію,короткі замикання, високі температури та інші стресові дії. Потворно до них зріс інтерес для застосування у сонячних та вітрогенераторах, сучасному електротранспорті.

Примітки[ред.ред. код]