بطارية النيكل والهيدروجين

بطارية نيكل-هيدروجين (NiH2 or Ni–H2) هي بطارية قابلة لإعادة الشحن تعتمد على النيكل والهيدروجين.A simplified physics-based model for nickel hydrogen battery   تختلف عن بطارية نيكل-هيدريد فلز باستخدام الهيدروجين بشكل غازي ومخزن بشكل خلية مضغوطة بقوة ضغط 1200 رطل على البوصة المربعة (82.7 بار).Nickel-hydrogen spacecraft battery handling and storage practice   اخترعت هذه البطارية في 25 فبراير 1971 من قبل العالم الكسندر إليتش كلوس وبوريس  في الولايات المتحدة الأمريكية.Hermetically sealed nickel-hydrogen storage cell US Patent 3669744 

تستخدم بطاريات نيكل-هيدروجين 26% منها هيدروكسيد البوتاسيوم كإلكتروليت وأعطى ذلك مدة خدمة حتى 15 سنة أو أكثر من 80% من عمق التفريغ،Potassium hydroxide electrolyte for long-term mickel-hydrogen geosynchronous missions  كثافة الطاقة 75 واط ساعي/عشر المتر.Spacecraft Power Systems Pag.9  القوة النوعية 220 واط/كغ.NASA/CR—2001-210563/PART2 -Pag.10  وجهد اللاحمل هو 1.55 فولط، والفولط المتوسط خلال التفريغ هو 1.25 فولط.Optimization of spacecraft electrical power subsystems -Pag.40 

تعادل كثافة الطاقة في هذه البطارية حوالي ثلث بطارية الليثيوم ولكن الخاصية المميزة لبطارية نيكل-هيدروجين هي طول حياتها. تعمل البطارية بأكثر من 20,000 دورة شحنFive-year update: nickel hydrogen industry survey  بفعالية طاقة 85% وفعالية فاراد 100% .

خصائص بطاريات نيكل-هيدروجين تجعلها مناسبة لتخزين الطاقة في الأقمار الصناعية.Ni-H2 Cell Characterization for INTELSAT Programs  والمسبار الفضائي، مثلا محطة الفضاء الدوليةValidation of International Space Station electrical performance model via on-orbit telemetry  ومسنجر ومارس أوديسيA lightweight high reliability single battery power system for interplanetary spacecraft  وماسح الأراضي مارس غولب Mars Global Surveyor كلها مزودة ببطاريات نيكل-هيدروجين. عندما تغيرت بطاريات مرصد هابل الأصلية في مايو 2009 بعد 19 سنة من انطلاقه زود بأكبر عدد من دورات الشحن والتفريغHubble space telescope servicing mission 4 batteries  من بطاريات نيكل-هيدروجين في مدار أرضي منخفض.NiH2 reliability impact upon Hubble Space Telescope battery replacement 
تاريخ
بدأ تطور بطارية نيكل-هيدروجين في عام 1970 في شركة الأقمار الصناعية للاتصالات واستخدمت لأول مرة في عام 1977 في القمر الصناعي 2 للتقنيات الملاحة للبحرية الأمريكية. حاليا، أغلبية المصنعين لبطارية نيكل-هيدروجين هم شركات التقنية إيكل-بكير وجونسون كونترولز .

خصائص
تجمع بطارية نيكل-هيدروجين قطب النيكل الموجب لبطارية نيكل-كادميوم والقطب السالب الذي يتضمن عناصر تساعد على انتشار الغاز ومواد محفزة لخلية الوقود. خلال التفريغ، يتسع الهيدروجين في وعاء الضغط ويتأكسد إلى ماء بينما يُتخصر قطب نيكل أوكهيدروكسيد إلى أوكسيد النيكل. يستهلك الماء في قطب النيكل ويُنتج في قطب الهيدروجين، لايتغير تركيز إلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم. عندما تفرغ البطارية ينخفض ضغط الهيدروجين ويعطي حالة مستقرة لحركة التيار. في إحدى بطاريات أقمار الاتصالات، الضغط للبطارية المشحونة كاملا فوق 500 باوند/إنش المربع (3.4ملي بار)، وتنخفض إلى 15 باوند/إنش المربع (0.1 ملي بار) في حالة إفراغ البطارية كاملا.

إذا كانت البطارية مشحونة بشكل كامل، ينتج الأوكسجين في قطب النيكل وينعكس مع حالة الهيدروجين في البطارية ويشكل الماء.

لدى هذه البطارية مشكلة نسبة تفريغ ذاتي عالية نسبيا. التفاعل الكيميائي للنيكل (III) إلى نيكل (II) في القطب:

NiOOH + 0.5 H2 = Ni(OH)2.

 معرض صور 

انظر أيضا
وعاء ضغط
نسبة القوة إلى الوزن

 المراجع 

مزيد من القراءة
 Albert H. Zimmerman (ed), Nickel-Hydrogen Batteries Principles and Practice, The Aerospace Press, El Segundo, California. ISBN 1-884989-20-9.
 وصلات إضافية 
 Overview of the design, development, and application of nickel-hydrogen batteries
 Details of the NiH2-battery
 Implantable nickel hydrogen batteries for bio-power applications
 NASA handbook for nickel-hydrogen batteries
 A nickel/hydrogen battery for terrestrial PV systems
 A microfabricated nickel-hydrogen battery using thick film printing techniques

تصنيف:بطاريات قابلة لإعادة الشحن
تصنيف:تقانات الهيدروجين