Domů
Akumulace energie
Hvězdné baterie nikl-vodík (Ni-H)
Zdroj: Biswarup Ganguly / Creative Commons / CC-BY-3.0 (licence)

Hvězdné baterie nikl-vodík (Ni-H)

V tomto článku se podíváme na netradiční bateriový sytém, který našel své užití například v Hubbleově vesmírném teleskopu, Mezinárodní vesmírné stanici a dalších satelitech a vesmírných sondách.

Baterie na bázi nikl-vodík nebyly nikdy komerčně dostupné pro koncové spotřebitele. Jedná se o zajímavý systém, který našel své uplatnění hlavně díky dlouhé životnosti a zejména vysoké cyklické odolnosti. Vynalezeny byly okolo roku 1987. První patent si nechali patentovat pánové Alexandr Ilich Kloss a Boris Ioselevich Tsenter v roce 1971 ve Spojených Státech. Principem funkce připomínají spíše palivové články a tvarem tlakovou lahev. Principem funkce se velice podobají svým nástupcům, akumulátorům na bázi nikl-metal hydrid (Ni-MH).

Konstrukce

Článek je tvořen ocelovou tlakovou nádobou, ve které jsou umístěny elektrody a elektrolyt. Nádoba musí odolat značnému tlaku vodíku v nabitém stavu. Na rozdíl od baterií Ni-MH není vodík ukládán (adsorbován) do kovu (čímž se tvoří hydrid kovu), ale zůstává v plynné formě.

Elektrody jsou tvořeny niklem a vodíkem. Vodíková elektroda je tvořena disky, nebo mřížkami obsahujícími černou platinu v teflonu jakožto katalyzátor. Mezi elektrodami je také umístěn separátor, který funguje také jako vrstva umožňující difuzi vodíku, zpravidla se jedná o zirkonovou tkaninu ZYK-15 Zircar. Elektrolyt tvoří 26% vodný roztok hydroxidu draselného. Niklová elektroda je zhotovená jako slinovaná elektroda s obsahem hydroxidu nikelnatého.

Články se vyrábí v provedení, kde je jeden článek v tlakové nádobě (IPV – individual pressure vessel), nebo dva články v jedné tlakové nádobě (CPV – common pressure vessel) a nebo až 22 článků v jednom pouzdře (SPV – single pressure vessel).

Vlastnosti a (ne)výhody

Nominální vybíjecí napětí je 1,25 V. Provozní tlak dosahuje hodnot okolo 80 barů. Energetická hustota se pohybuje okolo 40-75 Wh na kilogram a 60 Wh na litr. Měrný výkon je zhruba 220 W/kg. Provozní teploty se pohybují v rozsahu -28 až +54 stupňů Celsia. Energetická účinnost dosahuje 85 %.

Stav nabití je přímo úměrný tlaku vodíku v tlakové nádobě, a tak lze snadno určit míru nabití. Bez problému snáší velmi hluboké vybíjení. Velmi dlouhá je také kalendářní životnost ( až 15 let), ale i cyklická životnost (až 20000 cyklů nabití/vybití). Široký je také rozsah pracovních teplot. Přebíjení díky kyslíkovému cyklu a následné rekombinaci plynu zpět na vodu není problém za předpokladu, že je zajištěn adekvátní odvod ztrátového tepla.

Kvůli obsahu platiny a nutnosti zapouzdření do pevné tlakové nádoby jsou tyto baterie velmi drahé. Podprůměrná je také energetická hustota v porovnání s Li-Ion bateriemi. Vysoký provozní tlak představuje bezpečnostní riziko exploze. Samovybíjení je úměrné tlaku vodíku a může dosahovat až 50 % za několik dnů skladování.

Použití

Hodí se pro aplikace, kde jsou baterie neustále nabíjeny a vybíjeny. Satelity na nízké oběžné dráze země obíhají planetu Zemi jednou za 90 minut, tedy své baterie nabíjí a vybíjí 16krát denně. Najedeme je například v teleskopu Hubble, kde byly vyměněny až po 19 letech služby, Mezinárodní vesmírné stanici a podobně. Vyvíjeny byly varianty pro pozemní použití, tam se však neprosadily.

Dříve nezastupitelné baterie jsou nahrazovány Li-Ion technologií

Dnes již jejich funkci zastávají speciální varianty Li-Ion baterií, ale dlouhou dobu to byly jediné baterie s unikátními vlastnostmi pro vesmírnou techniku. Ni-H baterie nahradily baterie Ni-Cd vyvinuté pro satelity.

Komentáře

(0)

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.