Batteria al nichel idrogeno

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Nickel-hydrogen battery NASA.gif

La batteria Nichel Idrogeno (NiH2 o Ni-H2) è un accumulatore elettrochimico ricaricabile basato sul nichel e sull'idrogeno.[1] La differenza tra un accumulatore nichel-metallo idruro è l'uso dell'idrogeno in una cella pressurizzata fino a 1200 psi (82.7 bar).[2]

Il catodo è formato da una placca porosa di nichel sinterizzata a secco[3], che contiene idrossido di nichel, l'elettrodo negativo di idrogeno utilizza del teflon ricoperto di nero di platino come catalizzatore, il separatore è una maglia di ossido di zirconio.[4][5]

Le celle NiH2 che usano il 26% di idrossido di potassio (KOH) come elettrolita hanno mostrato un ciclo vitale di 15 anni o più all'80% di profondità di scarica (DOD).[6] La densità energetica è di 75 Wh/kg, 60 Wh/dm3[7] la potenza specifica è di 220 W/kg.[8] Il voltaggio a circuito aperto è di 1.55 V, il voltaggio di scarica di 1.25 V,[9] e il voltaggio sotto carico di 1.5 V.

Mentre la densità energetica è di solo un terzo rispetto alle batterie al litio, la proprietà specifica delle batterie al Nichel Idrogeno è la loro lunga durata: Queste celle supportano oltre 20 000 cicli di ricarica[10] all'85% di efficienza.

Le batterie al NiH2 ricaricabili posseggono ottime proprietà che le rendono interessanti per l'immagazzinamento di energia elettrica nei satelliti e nelle sonde spaziali.[11] Per esempio, l'ISS,[12] Mars Odyssey[13] e il Mars Global Surveyor[14] sono equipaggiati con batterie al Nichel Idrogeno. L'Hubble Space Telescope, quando le batterie originali furono sostituite nel maggio del 2009 oltre 19 anni dopo il lancio, ha portato il più alto numero di cicli di carica/scarica di ogni batteria NiH2 in orbita terrestre bassa.[15]

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Lo sviluppo delle batterie Nichel Idrogeno iniziò nel 1970 a Comsat[16] e furono usate per la prima volta nel 1977 a bordo dell'U.S. Navy's Navigation technology satellite-2 (NTS-2).[17]

Design[modifica | modifica wikitesto]

Serbatoio pressurizzato individuale[modifica | modifica wikitesto]

Il serbatoio pressurizzto individuale (IPV) consiste in una singola unità di celle NiH2 in un serbatoio pressurizzato.[18]

Serbatoio pressurizzato comune[modifica | modifica wikitesto]

Il serbatoio pressurizzato comune (CPV) consiste in due celle NiH2 in serie in un serbatoio comune. Le CPV posseggono una energia specifica leggermente più elevata rispetto alle IPV.

Serbatoio pressurizzato unico[modifica | modifica wikitesto]

Il serbatoio pressurizzato singolo (SPV) combina oltre 22 celle in serie in un unico serbatoio sotto pressione.

Bipolari[modifica | modifica wikitesto]

Il design bipolare è basato su un sottile elettrodo, positivo a negativo schiena contro schiena impilato in uno SPV.[19]

Serbatoio pressurizzato dipendente[modifica | modifica wikitesto]

Il serbatoio pressurizzato dipendente (DPV) offre un'alta energia specifica a bassi costi.[20]

Serbatoio pressurizzato Comune/dipendente[modifica | modifica wikitesto]

Il serbatoio pressurizzato comune/dipendente (C/DPV) è un ibrido tra celle CPV e DPV con un'alta efficienza volumetrica.[21]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ A simplified physics-based model for nickel hydrogen battery
  2. ^ Nickel-Hydrogen spacecraft battery handling and storage practice
  3. ^ Performance comparison between NiH2 dry sinter and slurry electrode cells
  4. ^ Yttria Stabilized Zirconia Fiber - Ceramic Fiber Products for Use in Corrosive Environments from Zir
  5. ^ Nickel-Hydrogen Batteries
  6. ^ Potassium hydroxide electrolyte for long-term Nickel-Hydrogen geosynchronous missions
  7. ^ Spacecraft Power Systems Pag.8
  8. ^ NASA/CR—2001-210563/PART2 -Pag.10
  9. ^ Optimization of spacecraft electrical power subsystems -Pag.40
  10. ^ Five-year update: nickel hydrogen industry survey
  11. ^ Ni-H2 Cell Characterization for INTELSAT Programs
  12. ^ Validation of International Space Station electrical performance model viaon-orbit telemetry
  13. ^ A lightweight high reliability single battery power system for interplanetary spacecraft
  14. ^ Mars Global Surveyor
  15. ^ NiH2 reliability impact upon Hubble Space Telescope battery replacement
  16. ^ Nickel-Hydrogen Battery Technology—Development and Status
  17. ^ NTS-2 Nickel-Hydrogen Battery Performance 31
  18. ^ Nickel Hydrogen Batteries-An Overview
  19. ^ Development of a large scale bipolar NiH2 battery.
  20. ^ 1995- Dependent Pressure Vessel (DPV)
  21. ^ Common/Dependent-Pressure-Vessel Nickel-Hydrogen Batteries

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Letture esterne[modifica | modifica wikitesto]

  • Albert H. Zimmerman (ed), Nickel-Hydrogen Batteries Principles and Practice, The Aerospace Press, El Segundo, California

ISBN 1-884989-20-9