İçeriğe atla

Nikel-hidrojen pil

Hubble Uzay Teleskobu için nikel-hidrojen piller

Nikel-hidrojen pil (NiH2 veya Ni–H2) Nikel ve hidrojene dayanan şarj edilebilir bir elektrokimyasal güç kaynağıdır. Bir nikel-metal hidrit pilinden (NIMH), 1200 psi (82.7 bar) basınca kadar basınçlı bir hücrede depolanan, gaz halindeki hidrojen kullanılarak farklıdır.[1][2] Nickel-hidrojen pil, 25 Şubat 1971 tarihinde Alexandr Ilich Kloss ve Boris Ioselevich Tsenter tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlendi.[3]

Elektrolit olarak % 26 potasyum hidroksit (KOH) kullanan NiH2 hücreleri deşarjın % 80'inde (DOD) 15 yıl veya daha uzun bir hizmet ömrü göstermiştir. Enerji yoğunluğu 75 Wh / kg, 60 Wh / dm3, özgül güç 220 W / kilogram, açık devre voltajı 1,55 V, deşarj sırasında ortalama voltaj 1,25 V'dur.

NiH2 şarj edilebilir piller, uydular ve Uzay sondasında elektrik enerjisinin enerji depolaması için cazip hale getiren özelliklere sahiptir. Örneğin, Uluslararası Uzay İstasyonu, Mercury MESSENGER, 2001 Mars Odyssey ve Mars Global Surveyor, nikel-hidrojen pillerle donatılmıştır.[4][5] Orijinal pilleri Mayıs 2009'da piyasaya sunulduktan 19 yıl sonra değiştirildiğinde, Hubble Uzay Teleskobu, Alçak Dünya yörüngesindeki herhangi bir NiH2 pilin en fazla şarj ve deşarj döngüsü ile yol açtı.[6]

Özellikleri

Nikel-hidrojen pil, nikel-kadmiyum pilin pozitif nikel elektrodunu ve yakıt hücresinin katalizör ve gaz difüzyon elemanları dahil olmak üzere negatif elektrodu bir araya getirir. Deşarj sırasında, basınç teknesinde bulunan hidrojen, suya oksitlenirken nikel oksihidroksit elektrot nikel hidroksit haline indirgenir.[7] Su, nikel elektrotunda tüketilir ve hidrojen elektrodunda üretilir, bu nedenle potasyum hidroksit elektrolit konsantrasyonu değişmez. Akü deşarj olurken, hidrojen basıncı düşer ve güvenilir bir şarj göstergesi sağlar. Tek bir iletişim uydusu bataryasında, tam şarjlı basınç, tam deşarjda sadece 15 PSI (0.1 MPa) 'ya düşen 500 pound / inç (3.4 MPa) üzerinde idi.[8]

Hücrenin aşırı şarj edilmesi durumunda, nikel elektrodunda üretilen oksijen hücredeki hidrojen ile reaksiyona girer ve su oluşturur; Sonuç olarak, hücreler, üretilen ısı yitirilebildiği sürece aşırı şarja dayanabilirler. Diğer şarj edilebilir pillerle karşılaştırıldığında, nikel hidrojenli pil, uydu uygulamalarında 55-60 watthours / kg'lık iyi spesifik enerji ve çok uzun çevrim ömrü (40 DOD'da 40.000 çevrim) ve çalışma ömrü (> 15 yıl) sağlar. Hücreler aşırı şarj ve yanlışlıkla polarite tersine yaslanabilir ve hücredeki hidrojen basıncı şarj durumunun iyi bir göstergesi olur.[9] Bununla birlikte, hidrojenin gaz hali, hacim verimi nispeten düşüktür (IPV (bireysel basınçlı kap) hücresi için 60-100 Wh / L) ve yüksek basınçlı basınçlı kaplar için gerekli olan yüksek basınç yapar. Pozitif elektrot, nikel hidroksit içeren kuru sinterlenmiş gözenekli bir nikel plakadan oluşur. Negatif hidrojen elektrodu, 7 mg / cm²'lik oldukça yüksek bir yükte teflona bağlı platinyum siyahı katalizörü kullanır, ayırıcı, geçmişte örme zirkonya kumaşı (ZYK-15 Zircar)] asbest kullanılmıştır.[10]

Hubble yedek pilleri, bir bağlayıcı maddenin ve toz haline getirilmiş metalik malzemelerin kalıplandığı ve sıvının kaynaması için ısıtıldığı ıslak bulamaç işlemi ile üretilir.

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 30 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". 7 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 11 Ağustos 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 17 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  6. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 10 Şubat 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  7. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 9 Mart 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  8. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 18 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 
  9. ^ http://adsabs.harvard.edu/abs/1993STIN...9413265D []
  10. ^ "Arşivlenmiş kopya". 27 Mayıs 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Nisan 2017. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Lityum iyon pil</span> şarj edilebilir pil türü

Bir lityum-iyon veya Li-iyon pil, enerji depolamak için lityum iyonlarının tersine çevrilebilir indirgemesini kullanan şarj edilebilir pil türüdür. Geleneksel lityum iyon pilinin anodu genelde karbon'dan yapılan grafit'tir. Katot genellikle metal oksit'tir. Elektrolit genelde bir organik çözücü içindeki lityum tuz'udur.

Elektrokimya, kimya biliminin bir alt dalı olup elektronik bir iletken ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayüzeyinde gerçekleşen reaksiyonları inceler. Elektrokimyada amaç kimyasal enerji ve elektrik enerjisi arasındaki değişimi incelemektir.

Standart hidrojen elektrodu (SHE) (veya Normal hidrojen elektrodu (NHE)), bir redoks elektrodu olup oksidasyon-redüksiyon potansiyellerinin termodinamik ölçümlendirilmesinin temelini oluşturur. Mutlak eletrot potansiyeli 25oC de 4,44 ± 0.02 V olmasına rağmen, tüm diğer elektrot reaksiyonlarıyla karşılaştırılabilmesinde temel olması açısından, hidrojenin standart elektrot potansiyel değeri (E0) tüm sıcaklıklarda sıfır olarak kabul edilmiştir. Herhangi bir elektrodun potansiyeli, standart hidrojen elektrodunun aynı sıcaklıktaki potansiyeli ile karşılaştırılır.

<span class="mw-page-title-main">Süper kapasitör</span> Elektronik

Bir süper kapasitör (SC), bazen ultracapacitor, olarak bilinir ve yüksek kapasiteli bir elektrokimyakapasitorü ile kapasitans değerleri 10.000’de = 1.2 volt köprü boşluğu arasında elektrolitik kapasitörler ve piller ile şarj edilebilir. Onlar genellikle birim hacim başına 10 ila 100 kat daha fazla enerji veya elektrolitik kapasitörler daha kütle mağaza, kabul ve şarj çok daha hızlı pil vermekle kalmaz ve çok daha fazla şarj ve şarj edilebilir pillere göre daha fazla yükleme ve boşaltma yapabilir. Ancak belirli şartlar altında geleneksel pillere göre 10 kat daha büyüktür.

<span class="mw-page-title-main">AA pil</span>

AA pil aynı zamanda çift A veya Mignon pil denilen standart boyutlu tek hücreli silindirik kuru bir pil. IEC 60086 sistemi R6 boyutu ve ANSIC18 15 boyutunu çağırıyor. Oysa resmi olarak belgelenmiş Birleşik Krallık'ta HP7 olarak biliniyor, ancak "çift A batarya" olarak biliniyor. Türkiye'de sıklıkla "kalem pil" olarak anılır.

<span class="mw-page-title-main">Dokuz voltluk pil</span>

Dokuz voltluk pil (9V) En yaygın biçimi, erken transistörlü radyolar için tanıtıldı. Yuvarlak kenarlı dikdörtgen prizma şekli ve üst kısmında kutuplanmış bir ankraj konektörü vardır. Bu tip Walkie-talkie telsiz konuşmaları, saatler ve duman dedektöründe yaygın olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Cıva pil</span>

Cıva pil şarj edilemeyen bir elektrokimyasal pil, birincil bir pildir. Cıva pilleri, alkalin bir elektrolit içinde merkürik oksit ile çinko elektrotları arasında bir reaksiyon kullanır. Deşarj sırasındaki voltaj 1.35 Volt'ta pratik olarak sabit kalır ve kapasitesi benzer şekilde boyutlandırılmış çinko karbon pilinden daha fazladır. Cıva pilleri saatler, işitme cihazları, kameralar ve hesap makineleri için düğme pilleri biçiminde ve diğer uygulamalar için daha büyük formlarda kullanıldı.

Alkalin pil, çinko ve manganez dioksit (Zn / MnO2) arasındaki reaksiyona bağlı olarak birincil pil türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Şarj edilebilir alkalin pil</span>

Şarj edilebilir alkalin pil, tekrarlanan kullanım için şarj edebilen bir alkalin pil türüdür. Birinci nesil yeniden şarj edilebilir alkalin teknolojisi, Battery Technologies Inc tarafından Kanada'da geliştirildi ve Pure Energy, EnviroCell, Rayovac ve Grandcell'e lisanslandı. Ardından gelen teknoloji ve patent gelişmeleri tanıtıldı. Biçimler arasında AAA, AA, C, D ve anında açılmış dokuz voltluk piller yer alıyor.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-metal hidrür pil</span>

Nikel-metal hidrür pil şarj edilebilir bir pil (Akümülatör) türüdür. Pozitif elektrottaki kimyasal reaksiyon hem nikel-kadmiyum piline (NiCd) benzer, hem de nikel oksit hidroksit (NiOOH) kullanılır. Bununla birlikte, negatif elektrotlar kadmiyum yerine bir hidrojen emici alaşım kullanmaktadır. Bir NiMH pil, eşdeğer boyutta bir NiCd kapasitesinin iki ila üç katı olabilir ve enerji yoğunluğu bir lityum iyon pilinkine yaklaşabilir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-kadmiyum pil</span>

Nikel-kadmiyum pil elektrot olarak nikel oksit hidroksit ve metalik kadmiyum kullanan bir şarj edilebilir pil türüdür. NiCd kısaltması, nikel (Ni) ve kadmiyum (Cd) kimyasal sembollerinden türemiştir: NiCad kısaltması, SAFT Corporation'ın tescilli bir ticari markasıdır, ancak bu marka adı tüm Ni-Cd pillerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-çinko pil</span> NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türü

Nikel-çinko pil, NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türüdür, ancak daha yüksek voltaj 1.6 V'dir. Büyük nikel-çinko pil sistemleri 100 yılı aşkın bir süredir bilinmektedir. 2000'den beri, stabilize edilmiş bir çinko elektrod sisteminin geliştirilmesi, bu teknolojiyi piyasada bulunan diğer şarj edilebilir pil sistemleri ile uygulanabilir ve rekabetçi hale getirmiştir. Diğer bazı teknolojilerin aksine, üfleme şarjı önerilmez.

<span class="mw-page-title-main">Nikel oksihidroksit pil</span>

Nikel oksihidroksit pil birincil hücre türüdür. Şarj edilebilir değildir ve tek kullanımdan sonra atılması gerekir. NiOx piller, dijital fotoğraf makinesi gibi yüksek düzeyde boşaltılmış uygulamalarda kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Gümüş oksit pil</span>

Gümüş oksit pil ağırlık oranı açısından çok yüksek bir enerjiye sahip olan bir primer hücredir. Düğme hücreler olarak küçük boyutlarda ya da gümüş oksit kimyasının üstün performansının maliyet unsurlarından daha fazla olduğu geniş özel tasarımlı pillerde mevcuttur. Bu daha büyük hücreler çoğunlukla askeri uygulamalar, örneğin MK-37 Torpido ya da alfa sınıfı denizaltılarda bulunur.

<span class="mw-page-title-main">Metal-hava elektrokimyasal hücre</span>

Metal-hava elektrokimyasal hücre, saf metalden yapılmış bir anod ve çevre havasının harici bir katodunu, tipik olarak bir sulu elektrolit ile kullanan bir elektrokimyasal hücredir.

Kendi kendine deşarj, elektrotlar veya herhangi bir harici devre arasında herhangi bir bağlantı olmaksızın, dahili kimyasal reaksiyonların pilin depolanan şarjını azalttığı pillerdeki bir olgudur. Kendi kendine deşarj, pillerin raf ömrünü azaltır ve gerçekten kullanıldıklarında tam şarj olmamalarına neden olur.

Lityum demir fosfat (LiFePO4 veya LFP pil (lityum ferrofosfat) pil; Katot olarak lityum demir fosfat (LiFePO4) ve anot olarak metalik arkalıklı bir grafit karbon kullanan bir lityum iyon pildir. Düşük maliyet, yüksek güvenlik, düşük toksisite, uzun döngü ömürleri ve diğer faktörler nedeniyle, LFP pilleri araç kullanımında, şebeke ölçeğinde yedek güç sistemlerinde yer bulmaktadır. LFP piller kobalt içermez. Eylül 2022 itibarıyla EV'ler için LFP tipi pilin pazar payı %31'e ulaştı ve bunun %68'i yalnızca Tesla ve Çinli EV üreticisi BYD üretiminden geldi. Çinli üreticiler şu anda LFP pil tipi üretiminde neredeyse tekele sahiptir. 2022'de patent sürelerinin dolmaya başlaması ve daha ucuz pillere olan talebin artmasıyla LFP tipi üretimin 2028'de lityum nikel manganez kobalt oksit (NMC) tipi pilleri geçecek şekilde artması bekleniyor.

Alüminyum-iyon piller, alüminyum iyonlarının yük taşıyıcı olarak görev yaptığışarj edilebilir bir pil sınıfıdır. Alüminyum, iyon başına üç elektron değiştirebilir. Bu, bir Al3+ eklenmesinin üç Li+ iyonuna eşdeğer olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, Al3+ (0,54 Å ) ve Li+ (0,76 Å) iyon yarıçapları benzer olduğundan, önemli ölçüde daha yüksek sayıda elektron ve Al3+ iyonları katotlar tarafından çok az hasarla kabul edilebilir. Al, Li'nin 50 katı (23,5 megavat-saat m-3) enerji yoğunluğuna sahiptir ve bu kömürden bile yüksektir.

Nanotop piller, karbon ve lityum demir fosfat gibi çeşitli malzemelerden oluşabilen nano boyutlu toplardan yapılmış katot veya anotlu deneysel bir pil türüdür. Nanoteknoloji kullanan piller, artırılmış yüzey alanları nedeniyle hızlı şarj ve deşarj gibi yüksek performansa izin pillerdir.

<span class="mw-page-title-main">Akış pili</span> Akış Bataryası

Akış pili veya redoks akış pili, bir zarın iki tarafında sistemden pompalanan sıvılarda çözünmüş iki kimyasal bileşen tarafından kimyasal enerjinin sağlandığı bir tür elektrokimyasal hücredir. Hücre içindeki iyon transferi, her iki sıvı da kendi ilgili alanlarında dolaşırken zar üzerinden gerçekleşir. Hücre voltajı kimyasal olarak Nernst denklemi ile belirlenir ve pratik uygulamalarda 1,0 ila 2,43 volt arasında değişir. Enerji kapasitesi elektrolit hacminin, güç elektrotların yüzey alanının bir fonksiyonudur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.