Acumulatori nichel-metal Hidrură

1. INTRODUCERE

O celulă electrochimică este un reactor chimic ce conține reactivi si materiale electrice conductive,care reacționează intr-o manieră controlată si produce curent electric direct.

Acumulatorul nichel-metal hidrură a devenit foarte cunoscut in climatul tehnologic actual fiind folosit pentru orice de la telefoane mobile până la autovehicule.Acest acumulator a inceput ca o evoluție de la acumulatorul nichel-hidrogen ce era folosit în industria aerospațială.Datorită ciclului lor de viață excepțional si energiilor specifice acceptabile,acumulatoarele nichel-hidrogen aveau aplicații în aerospațială,deși aveau eficiență volumetrică saracă si necesitau rezervoare de hidrogen sublimat si catalizator de platina.

Acumulatorul NiHM este folosit de mai bine de 20 de ani,dar a fost folosit ca o curiozitate de laborator până când au aparut electrozi de hidrură metalică,electrozi ce erau capabili sa fie încărcați si descărcați într-o celulă fără probleme.

2.ISTORIE

Acumulatoare NiHM au fost pentru prim oară vândute la sfârșitul anului 1980.Cercetarea în domeniul electrizilor pozitivi a fost facută de Dr. Masahiko Oshitani din Yuasa Company,care a fost primul care a descoperit tehnologia electrozilor de energie ridicată.Asocierea acestui electrod de energie ridicată cu un aliaj hibrid de o energie ridicată pe post de electrod negativ a dus la descoperirea acumulatorului nepoluant NiHM.Asocierea a fost facută de Philips Laboratories si laboratoarele French CNSR in 1970.

3.ACUMULATORI DE TIPUL NI/HIDRURĂ METALICĂ

Hidrura metalică este un aliaj de nichel si lantan cu proprietăți absorbante puternice față de hidrogen,conceput pentru a înlocui cadmiul,care se gasește in acumulatorii alcalini de tipul Ni/Cd.

Aliajele si compușii intermetalici folosiți in acești acumulatori conțin,pe langă Ni și La , o serie de metale:Co,Mn,Al,Ce,Nd.Aceste metale,folosite in diferite proporții,contribuie la mărirea capacitații de stocare a energiei electrice si implicit la o durată mare de folosire.

Electrodul de metal-hidrură este preparat amestecând compusul intermetalic,aflat sub formă de pulbere,cu celuloză.Electrodul tip plasă conținând hidroxid de nichel (electrodul pozitiv) este plasat in fața electrodului de metal hidrură si formează împreună o structură cilindrică tip ’’rulou de bandaj’’.

Fig.1:Sectiune transversală a acumulatorului Ni/Hidrură metalică

Reacțiile ce au loc in acest acumulator la incărcare si la descărcare fiind urmatoarele:

INCĂRCARE:

(-) M + H2O + e → MH + OH¯

(+) Ni(OH)2 + OH¯→ NiOOH + H2O + e

DESCĂRCARE:

(-) MH + OH¯→M + H2O + e

(+) NiOOH + H20 + e → Ni(OH)2 + OH¯

REACȚIA GLOBALĂ:

Ni(OH)2 + M NiOOH + MH

Fig 2.Mecanismul formarii hidrurii metalice

3.1. DESCRIEREA ELECTROZILOR

3.1.1. ELECTRODUL NEGATIV:

Electrodul negativ al acumulatorului NiHM găsit din cercetari asupra depozitării hidrogenului pentru a fi folosit ca sursă de energie in anii 1970.S-a observat că anumite aliaje metalice pot forma hidruri care ar putea captura hidrogenul in volume de pană la 1000 de ori volumul lor. Prin selecția atentă a elementelor constitutive de aliaj, termodinamicile pot fi balanțate pentru permiterea absorbției si pentru eliberarea procesului la temperatura camerei.