+ (заряд)
NiOOH + H2O + в†’ Ni (OH) 2 + OH (розряд)
На негативному електроді метал з абсорбованим воднем перетворюється на металогідриди:
M + H2O + в†’ MH + OH (заряд)
MH + OH в†’ M + H2O + (розряд)
Загальна реакція в Ni-MH акумуляторі записується в наступному вигляді:
Ni (OH) 2 + M в†’ NiOOH + MH (заряд)
NiOOH + MH в†’ Ni (OH) 2 + M (розряд)
Електроліт в основний токообразующей реакції не бере участь.
Після повідомлення 70-80% ємності і при перезаряді на оксидно-нікелевому електроді починає виділятися кисень:
2OH в†’ 1/2 O2 + H2O + 2 (перезаряд),
який відновлюється на негативному електроді:
1/2O2 + H2O + 2 в†’ 2OH (перезаряд)
Дві останні реакції забезпечують замкнутий кисневий цикл. При відновленні кисню забезпечується ще й додаткове підвищення ємності металогідридного електрода за рахунок утворення групи OH.
При розряді після вичерпання ємності позитивного електрода (при перерозряду) на ньому протікає побічна реакція виділення водню:
2H2O + 2 в†’ Н2 + 2OH (перерозряду). br/>
Водень через пористий сепаратор досягає негативного електрода і окислюється на ньому:
Н2 + 2OH в†’ 2H2O + 2 (перерозряду). br/>
5. Конструкція електродів Ni-MH акумуляторів
Металловодородний електрод.
Головним матеріалом, що визначає характеристики Ni-MH акумулятора, є водородабсорбірующій сплав, який може поглинати обсяг водню, в 1000 разів перевищує свій власний об'єм.
Найбільше поширення набули сплави типу LaNi5, в яких частина нікелю замінена марганцем, кобальтом і алюмінієм для збільшення стабільності та активності сплаву. Для зменшення вартості деякі фірми-виробники замість лантану застосовують миш-метал (Мm, який являє собою суміш рідкоземельних елементів, їх співвідношення в суміші близько до співвідношення в природних рудах), що включає крім лантану також церій, празеодім і неодим.
При зарядно-розрядному циклировании має місце розширення і стиснення на 15-25% кристалічної решітки водородабсорбірующіх сплавів через абсорбції та десорбції водню. Такі зміни ведуть до утворення тріщин у сплаві через збільшення внутрішнього напруження. Освіта тріщин викликає збільшення площі поверхні, яка піддається корозії при взаємодії з лужним електролітом. З цих причин розрядна ємність негативного електрода поступово знижується.
В акумуляторі з обмеженою кількістю електроліту, це породжує проблеми, пов'язані з перерозподілом електроліту. Корозія сплаву призводить до хімічної пасивності поверхні через утворення стійких до корозії оксидів і гідроксидів, які підвищують перенапруження основний токообразующей реакції металогідридного електрода. Освіта продуктів корозії відбувається зі споживанням кисню і водню з розчину електроліту, що, у свою чергу, викликає зниження кількості електроліту в акумуляторі і підвищення його внутрішнього опору.
Для уповільнення небажаних процесів диспергування і корозії сплавів, що визначають термін служби Ni-MH акумуляторів, застосовуються (Крім оптимізації складу і режиму виробництва сплаву) два основні методи. Перший метод полягає в Мікрокапсулювання частинок сплаву, тобто в покритті їх поверхні тонким пористим шаром (5-10%) - за масою нікелю або міді. Другий метод, який знайшов найбільш широке застосування в даний час, полягає в обробці поверхні частинок сплаву в лужних розчинах з формуванням захисних плівок, проникних для водню.
Оксидно-нікелевий електрод.
Оксидно-нікелеві електроди в масовому виробництві виготовляються в наступних конструктивних модифікаціях: ламельні, безламельних спечені (металокерамічні) і пресовані, включаючи таблеткові. У останні роки починають використовуватися безламельних повстяні і пенополімерние електроди.
Ламельні електроди являють собою набір об'єднаних між собою перфорованих коробочок (ламелей), вироблених з тонкої (Товщиною 0,1 мм) нікельованої сталевої стрічки. p> Спечені (металокерамічні) електроди складаються з пористої (з пористістю не менше 70%) металокерамічною основи, в порах якій розташовується активна маса. Основу виготовляють з карбонільного нікелевого дрібнодисперсного порошку, який в суміші з карбонатом амонію або карбамідом (60-65% нікелю, решта - наповнювач) напресовують, накочують або напилюють на сталеву або нікелеву сітку. Потім сітку з порошком піддають термообробці в відновлювальної атмосфері (зазвичай в атмосфері водню) при температурі 800-960 В° С, при цьому карбонат амонію або карбамід розкладається і випаровується, а нікель спікається. Отримані таким чином основи мають товщину 1-2,3 мм, пористість 80 - 85% і радіус пір 5 - 20 мкм. Основу по черзі просочують концентрованим розчином нітрату нікелю або сульфату нікелю та нагрітим до 60-90 В° С розчином лугу, яка спонукає осадження оксидів і гідроксидів нікелю.
В даний час використовує...
