Никель-водородный аккумулятор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Никель-водородный аккумулятор (NiH2 или Ni–H2) - это обратимый

никель-металл-гидридного аккумулятора использованием водорода в газообразной форме, хранящегося в сжатом состоянии в ячейке при давлении в 82,7 бар[2]
.

NiH2 ячейки с использованием 26% раствора

гидроксида калия (KOH) в качестве электролита достигают срока эксплуатации в 15 лет или более при 80% глубине разряда [3]
.
кг, 60 Вт•ч/дм3 [4] [5]. Напряжение на контактах составляет 1,55 В, среднее напряжение на протяжении разряда - 1,25 В [6]
.

Несмотря на то, что плотность энергии составляет только около одной трети аналогичного показателя

литиевой батареи, специфическим свойством никель-водородного аккумулятора является продолжительность срока эксплуатации: ячейки выдерживают более чем 20000 циклов разряда[7]
при 85% эффективности.

NiH2

MRO оборудованы никель-водородными аккумуляторами. Телескоп Хаббла, когда его оригинальные батареи были заменены в мае 2009 года спустя 19 лет после запуска, достиг наибольшего числа циклов разряда среди NiH2 батарей на низких опорных орбитах [13]
.

История

Развитие никель-водородных аккумуляторов началось в 1970 году в COMSAT[14] где впервые были использованы в 1977 году на борту спутника NTS-2 военно-морских сил США.[15]

Характеристики

Никель-водородный аккумулятор объединяет положительный никелевый

МПа
), падая практически до (0,1 МПа) при полном разряде.

Если заряженный аккумулятор продолжить заряжать, вода, образуемая на никелевом электроде диффундирует в водородный электрод и там диссоциирует; как следствие, аккумуляторы могут выдерживать перезаряд до тех пор, пока рассеивается выделяющееся тепло.

Аккумуляторы имеют недостаток в виде относительно высокого саморазряда, который пропорционален давлению водорода в ячейке; в некоторых конструкциях 50 % ёмкости могут быть потеряны после нескольких дней хранения. Саморазряд снижается при снижении температуры. [16]

В сравнении с другими аккумуляторами никель-водородные обладают хорошей плотностью энергии в 60 Вт•ч/кг, и очень длительным сроком эксплуатации на спутниках. Ячейки могут выдерживать перезарядку, случайное нарушение полярности, давление водорода в ячейке обеспечивает хорошую индикацию степени разряда. Однако, газообразная природа водорода означает, что объёмная эффективность достаточно низка, а требуемое высокое давление приводит к необходимости использовать дорогие сосуды под давлением.[16]

Положительный электрод изготавливают из спечённого

платиновый катализатор с сепаратором из циркониевых нитей[18].[19]

Конструкция

Конструкция аккумулятора с индивидуальным сосудом (IPV) состоит из NiH2 ячейки и сосуда под давлением. [20]

Конструкция аккумулятора с общим сосудом (CPV) состоит из двух последовательных NiH2 ячеек и общего сосуда под давлением. CPV обеспечивает несколько большую плотность энергии, чем IPV.

SPV конструкция объединяет до 22 ячеек в общем сосуде.

В биполярной конструкции достаточно толстый электрод является общим: положительным для одной и отрицательным для соседней ячейки в SPV. [21]

Конструкция с зависимым сосудом (DPV) обеспечивает большую плотность энергии при меньших затратах.[22]

Конструкция с общим/зависимым сосудом (C/DPV) является гибридом CPV и DPV с высокой объёмной эффективностью.[23]

  • Схемы

См. также

Ссылки

  1. ↑ Упрощенная физическая модель никель-водородного аккумулятора. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
  2. ↑ Практика эксплуатации и хранения никель-водородных аккумуляторов космических аппаратов. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано из оригинала 23 октября 2012 года.
  3. ↑ Калий-гидроксидный электролит никель-водородных аккумуляторов для долговременных геостационарных миссий. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 18 марта 2009 года.
  4. ↑ Энергосистемы космических аппаратов Стр.9. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 14 августа 2014 года.
  5. ↑ NASA/CR—2001-210563/PART2 -Pag.10 Архивировано 19 декабря 2008 года.
  6. ↑ Оптимизация электрических подсистем космических аппаратов Стр.40. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 13 июля 2012 года.
  7. ↑ Новости пятилетки: обзор никель-водородной индустрии. Дата обращения: 19 июля 2022. Архивировано 14 марта 2020 года.
  8. ↑ Характеристика Ni-H2 ячеек для программ INTELSAT. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 6 июня 2011 года.
  9. ↑ Контроль электрических характеристик МКС с помощью орбитальной телеметрии Архивировано 18 февраля 2009 года.
  10. ↑ USA.gov: The U.S. Government's Official Web Portal. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 24 августа 2007 года.
  11. ↑ Легкие высоконадежные однобатарейные энергосистемы для автоматических межпланетных станций. Дата обращения: 19 июля 2022. Архивировано 10 августа 2009 года.
  12. ↑ Mars Global Surveyor Архивировано 10 августа 2009 года.
  13. ↑ Вклад надежности NiH2 батарей телескопа Хаббл. Дата обращения: 19 июля 2022. Архивировано 11 августа 2009 года.
  14. ↑ Технология никель-водородных аккумуляторов - развитие и состояние Архивировано 18 марта 2009 года.
  15. ↑ Производительность никель-водородных аккумуляторов NTS-2
  16. ↑ 1 2 David Linden, Thomas Reddy (ed.) Справочник аккумуляторов. Третье издание, McGraw-Hill, 2002 ISBN 0-07-135978-8 Глава 32, «Никель-водородные аккумуляторы»
  17. ↑ Сравнение эффективности NiH2 спеченных и суспензионных электродных ячеек. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 6 июня 2011 года.
  18. ↑ Сепараторы аккумуляторов из циркониевых нитей Архивировано 17 августа 2008 года.
  19. ↑ Никель-водородные аккумуляторы. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 28 июля 2013 года.
  20. ↑ Никель-водородные аккумуляторы - обзор Архивировано 12 апреля 2009 года.
  21. ↑ Развитие крупных биполярных NiH2 аккумуляторов.
  22. ↑ 1995 - зависимые сосуды под давлением (DPV)
  23. ↑ Общие/зависимые сосуды под давлением никель-водородных аккумуляторов. Дата обращения: 2 декабря 2012. Архивировано 7 августа 2012 года.

Литература

  • Albert H. Zimmerman (ed), Nickel-Hydrogen Batteries Principles and Practice, The Aerospace Press, El Segundo, California. ISBN 1-884989-20-9.

Внешние ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Никель-водородный_аккумулятор&oldid=124170277