Nikelio-geležies (NiFe) akumuliatoriai: savybės, privalumai ir taikymai

Nikelio-geležies (NiFe) akumuliatoriai – itin ilgaamžiai, atsparūs ir daugkartinio įkrovimo sprendimai saulės sistemoms, pramonei ir autonominiam energijos saugojimui.

Nikelio-geležies akumuliatorius (NiFe akumuliatorius) – tai akumuliatoriai, kurių aktyvūs elektrochemijos komponentai yra geležis ir nikelis, o elektrolitas dažniausiai yra kalio hidroksidas. Tai ilgaamžė, mechaniniu požiūriu tvirta baterijų rūšis, turinti keletą specifinių savybių, dėl kurių ji naudojama tam tikrose srityse, kur reikalingas ilgas tarnavimo laikas ir didelis atsparumas eksploatacijai. NiFe moduliai ir elementai priskiriami prie plataus spektro akumuliatorių.

Savybės

• Nominali įtampa: vieno elemento nominali įtampa paprastai apie 1,2 V.
• Tarnavimo laikas ir ciklų skaičius: NiFe akumuliatoriai gali tarnauti labai ilgai – dažnai daugiau kaip 20 metų, esant tinkamai priežiūrai ir eksploatacijai.
• Atsparumas gilioms iškrovoms: gerai atlaiko gilias ir dažnas iškrovas be reikšmingo pažeidimo.
• Įkrovimo charakteristikos: priima įkrovą lėčiau nei kai kurie šiuolaikiniai akumuliatorių tipai; taip pat gerai toleruoja perviršį ir ilgą palaikomą įkrovą.
• Energijos efektyvumas: akumuliatoriaus energijos praradimai įkrovimo–iškrovimo cikle gali būti didesni nei, pavyzdžiui, ličio jonų sistemų (efektyvumas paprastai mažesnis).
• Aplinkos ir temperatūros tolerancija: gerai veikia įvairiomis temperatūromis ir yra atsparūs mechaniniams smūgiams bei vibracijoms.

Privalumai

• Ilgaamžiškumas: ilgas eksploatacijos laikas ir didelis ciklų skaičius (palankus ilgalaikėms sistemoms).
• Atsparumas priežiūros klaidoms: mažesnė rizika sugadinti akumuliatorių dėl netinkamo įkrovimo ar per ilgo stovėjimo kraunant.
• Fizinė tvirtumas: konstrukcija atspari smūgiams ir mechaniniam poveikiui.
• Geras pasirinkimas autonominėms sistemoms: tinka saulės elektrinių akumuliavimui, nuolatiniam naudojimui ten, kur reikalingas ilgalaikis patikimas energijos kaupimas.

Trūkumai

• Didesnė masė ir tūris: mažesnis energijos tankis nei modernių ličio jonų akumuliatorių, todėl sunkesnės ir užima daugiau vietos.
• Mažesnis energijos efektyvumas: didesni nuostoliai įkrovimo–iškrovimo cikle.
• Reikalinga priežiūra: laikas nuo laiko reikia papildyti destiliuotą vandenį elektrolite ir užtikrinti tinkamą vėdinimą, nes krovimo metu išsiskiria vandenilio dujos.
• Įkrovimo greitis: lėtesnis įkrovimas nei kai kurių kitų tipų akumuliatoriams.
• Medžiagų poveikis aplinkai: nors nėra švino, nikelis ir kitos cheminės medžiagos reikalauja atsakingo perdirbimo.

Taikymai

NiFe akumuliatoriai dažnai pasirenkami tuomet, kai svarbiausia – ilgaamžiškumas ir atsparumas eksploatacijai, pavyzdžiui:

• autonominės saulės energijos sistemos (ilgaamžė energijos talpykla);
• atsarginiai maitinimo šaltiniai kritinėms sistemoms ir telekomunikacijoms;
• naudojimo sritys, kur dažnos gilios iškrovos ir ilgalaikė eksploatacija – pranašesnės už didžiausią energijos tankį;
• istoriškai – kai kuriose transporto srityse (pvz., traukiniuose) ir pramonės taikymuose, nors daugelyje sričių šiuolaikinės technologijos pakeitė NiFe sprendimus.

Priežiūra ir sauga

• įkrovimo metu išsiskiria vandenilio dujos, todėl svarbu užtikrinti gerą vėdinimą ir vengti ugnies ar kibirkščių arti baterijų;
• rekomenduojama periodiškai tikrinti elektrolito lygį ir prireikus papildyti destiliuotą vandenį;
• naudoti tinkamus krovimo valdiklius – nors NiFe toleruoja perviršį, vis tiek verta kontroliuoti krovimo srovę ir įtampą, kad pagerėtų veikimo efektyvumas ir sumažėtų korozija;
• nutraukus eksploataciją, baterijas reikėtų utilizuoti arba perdirbti laikantis vietinių atliekų tvarkymo reikalavimų, nes nikelio junginiai gali būti toksiški.

Istorija ir gamyba

Nikelio-geležies akumuliatoriai yra siejami su XIX–XX a. sandūra ir Tomu Edisonu, nors Edisono vaidmuo labiau susijęs su šios technologijos plėtra ir gamyba, o ne tiesioginiu išradimu. Edisono įmonė gamino šio tipo baterijas iki XX a. septintojo dešimtmečio pradžios. Šiuolaikiniu laikotarpiu NiFe baterijas gamina kelios bendrovės, daugiausia Azijoje, o pastaraisiais dešimtmečiais ypač – kelios Kinijos įmonės. Dėl savo savybių NiFe sprendimai išlieka aktualūs specifinėse ilgaamžiškumo reikalaujančiose taikymo srityse.

Santrauka: Nikelio-geležies akumuliatoriai – tai patikimi, ilgaamžiai ir atsparūs sprendimai, ypač tinkami ilgam eksploatavimui ir dažnoms giliosioms iškrovoms. Juos rinktis verta ten, kur prioritetas yra tarnavimo laikas ir atsparumas, o ne mažiausias svoris ar didžiausias energijos tankis.

Paieška pagal raidę