الرئيسيةعريقبحث

بطارية نيكل-هيدروجين

☰ جدول المحتويات

لمعانٍ أخرى، انظر بطارية (توضيح).

بطارية نيكل-هيدروجين (NiH2 or Ni–H2) هي بطارية قابلة لإعادة الشحن تعتمد على النيكل والهيدروجين.[1] تختلف عن بطارية نيكل-هيدريد فلز باستخدام الهيدروجين بشكل غازي ومخزن بشكل خلية مضغوطة بقوة ضغط 1200 رطل على البوصة المربعة (82.7 بار).[2] اخترعت هذه البطارية في 25 فبراير 1971 من قبل العالم الكسندر إليتش كلوس وبوريس ( Alexandr Ilich Kloss ،Boris Ioselevich Tsenter)‏ في الولايات المتحدة الأمريكية.[3]

تستخدم بطاريات نيكل-هيدروجين 26% منها هيدروكسيد البوتاسيوم كإلكتروليت وأعطى ذلك مدة خدمة حتى 15 سنة أو أكثر من 80% من عمق التفريغ،[4] كثافة الطاقة 75 واط ساعي/عشر المتر.[5] القوة النوعية 220 واط/كغ.[6] وجهد اللاحمل هو 1.55 فولط، والفولط المتوسط خلال التفريغ هو 1.25 فولط.[7]

تعادل كثافة الطاقة في هذه البطارية حوالي ثلث بطارية الليثيوم ولكن الخاصية المميزة لبطارية نيكل-هيدروجين هي طول حياتها. تعمل البطارية بأكثر من 20,000 دورة شحن[8] بفعالية طاقة 85% وفعالية فاراد 100% ( faradaic efficiency)‏.

خصائص بطاريات نيكل-هيدروجين تجعلها مناسبة لتخزين الطاقة في الأقمار الصناعية.[9] والمسبار الفضائي، مثلا محطة الفضاء الدولية[10] ومسنجر[11] ومارس أوديسي[12] وماسح الأراضي مارس غولب (Mars Global Surveyor)‏[13] كلها مزودة ببطاريات نيكل-هيدروجين. عندما تغيرت بطاريات مرصد هابل الأصلية في مايو 2009 بعد 19 سنة من انطلاقه زود بأكبر عدد من دورات الشحن والتفريغ[14] من بطاريات نيكل-هيدروجين في مدار أرضي منخفض.[15]

تاريخ

بدأ تطور بطارية نيكل-هيدروجين في عام 1970 في شركة الأقمار الصناعية للاتصالات واستخدمت لأول مرة في عام 1977 في القمر الصناعي 2 للتقنيات الملاحة للبحرية الأمريكية. حاليا، أغلبية المصنعين لبطارية نيكل-هيدروجين هم شركات التقنية إيكل-بكير وجونسون كونترولز ( Eagle-Picher Technologies and Johnson Controls)‏.

خصائص

تجمع بطارية نيكل-هيدروجين قطب النيكل الموجب لبطارية نيكل-كادميوم والقطب السالب الذي يتضمن عناصر تساعد على انتشار الغاز ومواد محفزة لخلية الوقود. خلال التفريغ، يتسع الهيدروجين في وعاء الضغط ويتأكسد إلى ماء بينما يُتخصر قطب نيكل أوكهيدروكسيد إلى أوكسيد النيكل. يستهلك الماء في قطب النيكل ويُنتج في قطب الهيدروجين، لايتغير تركيز إلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم. عندما تفرغ البطارية ينخفض ضغط الهيدروجين ويعطي حالة مستقرة لحركة التيار. في إحدى بطاريات أقمار الاتصالات، الضغط للبطارية المشحونة كاملا فوق 500 باوند/إنش المربع (3.4ملي بار)، وتنخفض إلى 15 باوند/إنش المربع (0.1 ملي بار) في حالة إفراغ البطارية كاملا.

إذا كانت البطارية مشحونة بشكل كامل، ينتج الأوكسجين في قطب النيكل وينعكس مع حالة الهيدروجين في البطارية ويشكل الماء.

لدى هذه البطارية مشكلة نسبة تفريغ ذاتي عالية نسبيا. التفاعل الكيميائي للنيكل (III) إلى نيكل (II) في القطب:

NiOOH + 0.5 H2 = Ni(OH)2.

معرض صور

  • 5420miller.jpg
  • Battery workshop 1993 Fig2 Nickel hydrogen battery.jpg
  • Battery workshop 1993 Fig3 Nickel hydrogen battery.jpg
  • Battery workshop 1993 Fig4 Nickel hydrogen battery.jpg
  • Battery workshop 1993 Fig1 Nickel hydrogen battery.jpg

مقالات ذات صلة

المراجع

  1. A simplified physics-based model for nickel hydrogen battery - تصفح: نسخة محفوظة 03 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
  2. Nickel-hydrogen spacecraft battery handling and storage practice - تصفح: نسخة محفوظة 23 أكتوبر 2012 على موقع واي باك مشين.
  3. Hermetically sealed nickel-hydrogen storage cell US Patent 3669744 - تصفح: نسخة محفوظة 24 أبريل 2016 على موقع واي باك مشين.
  4. Potassium hydroxide electrolyte for long-term mickel-hydrogen geosynchronous missions - تصفح: نسخة محفوظة 18 مارس 2009 على موقع واي باك مشين.
  5. Spacecraft Power Systems Pag.9 - تصفح: نسخة محفوظة 30 أغسطس 2017 على موقع واي باك مشين.
  6. NASA/CR—2001-210563/PART2 -Pag.10 - تصفح: نسخة محفوظة 30 أكتوبر 2011 على موقع واي باك مشين.
  7. Optimization of spacecraft electrical power subsystems -Pag.40 - تصفح: نسخة محفوظة 13 يوليو 2012 على موقع واي باك مشين.
  8. Five-year update: nickel hydrogen industry survey - تصفح: نسخة محفوظة 14 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  9. Ni-H2 Cell Characterization for INTELSAT Programs - تصفح: نسخة محفوظة 06 يونيو 2011 على موقع واي باك مشين.
  10. Validation of International Space Station electrical performance model via on-orbit telemetry - تصفح: نسخة محفوظة 27 سبتمبر 2011 على موقع واي باك مشين.
  11. ( كتاب إلكتروني PDF ) https://web.archive.org/web/20170210054734/https://www.nasa.gov/pdf/168019main_MESSENGER_71504_PressKit.pdf. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 10 فبراير 2017.
  12. A lightweight high reliability single battery power system for interplanetary spacecraft - تصفح: نسخة محفوظة 10 أغسطس 2009 على موقع واي باك مشين.
  13. Mars Global Surveyorنسخة محفوظة 12 سبتمبر 2016 على موقع واي باك مشين.
  14. Hubble space telescope servicing mission 4 batteries - تصفح: نسخة محفوظة 22 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.
  15. NiH2 reliability impact upon Hubble Space Telescope battery replacement - تصفح: نسخة محفوظة 11 أغسطس 2009 على موقع واي باك مشين.

مزيد من القراءة

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

وصلات إضافية

موسوعات ذات صلة :