Никель-водородные аккумуляторные батареи были изобретены в 1964 году советскими учеными. Основное предназначение этих устройств – это электропитание бортовых систем космических аппаратов различного назначения.
Предпочтение никель-водородным батареям отдается из-за того, что они обеспечивают эффективное накопление электроэнергии и возможность длительной работы в автономном режиме космических аппаратов. Такие аккумуляторы могут накапливать электроэнергию, полученную энергоустановками в результате преобразования энергии солнца, ветра, приливов и т.п. Впервые на борту космического аппарата никель-водородные батареи были испытаны только через 15 лет после своего открытия. А их массовое использование в этой отрасли началось только с 1982 года. В Германии проводились разработки никель-водородных аккумуляторов для электромобилей.
По своей сути никель-водородный аккумулятор является герметичным щелочным аккумулятором, который сочетает в себе традиционный оксидно-никелевый электрод и газовый водородный электрод. Именно использование водорода в газообразной форме и отличает его от никель-металл-гидридного аккумулятора.
При заряде водородного электрода начинает выделяться водород, который заполняет свободный объем аккумулятора. Благодаря этому повышается внутреннее давление, величина которого прямо пропорциональна зарядной емкости батареи. В случае разряда наблюдается электрокаталитическая ионизация водородного электрода и снижение давления.
Плотность энергии никель-водородного аккумулятора составляет только треть от аналогичного показателя для литиевой батареи. Но он обладает важным свойством: ячейка способна выдержать более чем 20000 циклов разряда с сохранением эффективности работы на уровне 85%.
Отмечается также и недостаток этого вида аккумуляторных батарей в виде относительно высокого саморазряда, который тем больше, чем больше давление водорода в ячейке. В литературе есть данные относительно того, что в некоторых конструкциях никель-водородных аккумуляторов уже после нескольких дней хранения может быть потеряно до 50% емкости. Также есть зависимость саморазряда от температуры. При ее снижении саморазряд снижается.
Если провести сравнение никель-водородных аккумуляторов с устройствами аналогичного предназначения, то можно заметить, что они:
- имеют хорошую плотность энергии (до 60 кВтч/кг);
- выделяются длительным сроком эксплуатации в условиях космоса.
Выше отмечалось, что главной отличительной чертой никель-водородных аккумуляторов является использование водорода в газообразном состоянии. Это приводит к достаточно низкой объемной эффективности, а также использованию дорогих сосудов под давлением.
Ответить с цитированием
