22 años de personalización de baterías
May 19, 2021 Pageview：375
Una batería de níquel-hidrógeno (NiH2 o Ni-H2) es una fuente de fuerza electroquímica alimentada por batería.
Esta batería se basa en níquel e hidrógeno. La batería de níquel-hidrógeno fue patentada por Alexander Illich Klosd, y Boris pierde a Levich Tsenter en los Estados Unidos de América. El principal beneficio de esta batería es que no necesita mantenimiento. Las baterías de hidrógeno y níquel utilizan hidróxido de potasio (KOH) al 26% como electrolito.
En esta batería, el electrodo positivo está formado por una placa de níquel porosa sinterizada seca que contiene hidróxido de níquel. El terminal de hidrógeno negativo usa un ímpetu oscuro de platino fortificado con teflón a un apilamiento de 7 mg / cm2, y el separador es material de zirconio tejido. La característica crítica de la batería de níquel-hidrógeno es su larga vida. Contrasta con una batería de níquel-hidruro metálico por el uso de hidrógeno en forma de vapor que se reserva en una celda compacta a una presión de hasta 1200 psi (82,7 bar).
También es tan tolerante al abuso como las baterías de NiFe. Las baterías de níquel hidrógeno han demostrado una vida útil de 15 años o más con una profundidad de liberación del 80%. Su densidad de energía es de 75 Wh / kg. Al mismo tiempo, la densidad de energía es solo alrededor de un tercio de la de una batería de litio. La celda maneja más de 20,000 patrones acusados de 85% de productividad energética y 100% de competencia faradaica.
El desarrollo de las baterías de níquel-hidrógeno fue iniciado por los laboratorios de COMSAT en 1970. Después de la confirmación inicial de la viabilidad de la batería de níquel-hidrógeno, INTELSAT financió los laboratorios de COMSAT para desarrollar más celdas. Crearon una celda de 50 Ah en 1975, que conduce al desarrollo de una celda de níquel-hidrógeno de 35 Ah para su uso en la nave espacial de tecnología de navegación por satélite de la Marina de los Estados Unidos.
Es liviano en comparación con una batería de níquel-hierro y tiene una densidad gravimétrica alta pero una densidad de energía volumétrica baja debido al hidrógeno gaseoso. Es costoso y, por esta razón, tiene aplicaciones limitadas.
Dado que el hidrógeno permanece en la fase gaseosa dentro de la celda cuando la celda está cargada, el gas tiene que soportar presiones muy altas de hasta aproximadamente siete multiplicado por diez elevado a la potencia de 6 pascales (70 bar). Y debido a esto, las baterías de níquel-hidrógeno deben estar herméticamente selladas.
Las baterías de NiH2 tienen propiedades que las hacen factibles con la acumulación de energía eléctrica en satélites y pruebas espaciales. Por ejemplo, la ISS, Mercury Messenger, Mars Odyssey y Mars Global Surveyor están equipados con baterías de níquel-hidrógeno.
Carga de baterías de níquel-hidrógeno
Es interesante notar que la eficiencia de carga de las baterías de níquel de todas las formas es cercana al 100% hasta aproximadamente el 70% de la carga total. Esto significa que al principio, hay un ligero aumento de temperatura, pero más tarde, a medida que aumenta el nivel de carga, la eficiencia disminuye y se genera calor, lo que hace que la temperatura de la celda sea mayor. Las baterías de níquel hidrógeno se pueden descargar profundamente y aceptan diversos métodos de carga.
Sus características de recarga son generalmente similares a las de las baterías selladas de níquel-cadmio. Se pueden cargar fácilmente con el método I charge. Durante el primer paso, las baterías de níquel-hidrógeno pueden aceptar de un 60 a un 80% de carga en 15 minutos. En ese punto, después de que se alcanza el voltaje del borde primario, la corriente disminuye y la carga continúa hasta el siguiente límite de voltaje. Estas baterías tienen una alta tasa de autodescarga.
Precio de las baterías de níquel-hidrógeno
Las baterías recargables ofrecen grandes posibilidades de apuntar a sistemas de bajo costo, alta capacidad y alta confiabilidad para el almacenamiento de energía a gran escala. En las baterías de níquel-hidrógeno, se utiliza un cátodo de hidróxido de níquel y un electrocatalizador de bajo costo para el ánodo.
Pero aún así, estas baterías son caras y se utilizan en aplicaciones limitadas. El costo estimado de la batería de níquel-hidrógeno se basa en materiales activos que alcanza aproximadamente $ 83 por kilovatio-hora, lo que demuestra características atractivas para el almacenamiento de energía a gran escala. La razón por la que tiene aplicaciones limitadas es por su alto costo; debido a esto, no es asequible para todo el mundo utilizarlo en ningún experimento.
Se utilizó solo en experimentos a gran escala con un presupuesto considerable, por ejemplo, telescopios y satélites. Esta batería es beneficiosa, pero tiene un inconveniente de su precio, que limita sus aplicaciones.
La explosión de las baterías de níquel-hidrógeno
Procedimientos de trabajo inadecuados en los que una causa probable es la ignición del gas hidrógeno acumulado por una chispa generada durante el trabajo de reemplazo y ventilación inadecuada del área de la batería; hace que la batería de níquel-hidrógeno explote.
Las baterías de níquel-hidrógeno tienen una baja densidad de energía volumétrica debido al hidrógeno gaseoso. El hidrógeno de estas baterías está en forma gaseosa. Es por eso que estas baterías tienen una tasa de presión muy alta de aproximadamente 70 bares.
Por eso deben mantenerse sellados. Las oficinas que albergan estructuras de carga de baterías deben garantizar que las estructuras de ventilación estén operativas y que transmitan suficiente aire exterior para ventilar adecuadamente el área cercada.
Los administradores deben conocer las prácticas seguras y las pautas de carga de baterías adecuadas para las baterías de níquel-hidrógeno con las que trabajan. Estos datos deben distribuirse a la totalidad de los profesionales que se ocupan de las baterías y los marcos de carga de baterías.
Conclusión
En 1990, el telescopio Hubble se envió como el satélite LEO principal que utiliza baterías de níquel-hidrógeno, después de lo cual se utilizaron baterías de níquel-hidrógeno para varias misiones LEO.
En medio de la década de 1980, el sistema de energía de la estación espacial internacional fue diseñado con la batería de níquel-hidrógeno más grande jamás conectada en serie, "Unidades de reemplazo orbital", para proporcionar almacenamiento de energía durante la duración del eclipse LEO. Su primer conjunto se lanzó en 2000.
Las baterías ISS Ni-H2 tienen una vida útil de 6,5 años. La tecnología de baterías de níquel-hidrógeno se ha utilizado ampliamente durante al menos 30 años. El mayor contraste explícito de energía y las baterías de níquel-cadmio fue el factor principal que impulsó la utilización convencional de baterías de níquel-hidrógeno instaladas en todos los satélites de correspondencia desde la década de 1990.
Su única y significativa desventaja es su precio inasequible debido al uso de catalizador de platino de alto costo. Casi todas las aplicaciones de las baterías de Ni-H2 se encuentran en el campo aeroespacial.
Hoy, sin embargo, debido a las ventajas esperadas de las baterías de iones de litio para aplicaciones espaciales, se espera la desaparición de la tecnología Nih2 en un futuro próximo. La mayoría de los productores de satélites han ajustado eficazmente sus estructuras de fuerza de satélites para adaptarse a las baterías de partículas de litio.
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