IMGW70

79

73. NanokrysCaliczne ogniwa wodorkowo-niklowe

Obecnie istnieje pilna potrzeba rozwiązania ogólnoświatowego problemu dotyczącego tzw. efektu cieplarnianego. Spalanie paliw naturalnych powoduje przedostawanie się do atmosfery dużych ilości CO}. W związku z tym zużycie naturalnych paliw, jako podstawowego paliwa, należy ograniczyć. Alternatywną formą paliwa jest wodór. Wodór jest stosowany bardzo szeroko w różnych procesach technologicznych. Jednakże jego głównym źródłem są raczej paliwa kopalniane niż procesy elektrochemiczne. Celowe wydaje się zastąpienie paliw naturalnych energią elektryczną , której źródłem będą baterie zbudowane na bazie związków międzymetalicznych odwracalnie absorbujących wodór, gdzie anodą będzie wodorek metalu MH„ a katodą aktywowane wodorotlenki niklu Ni(OHVNiOOH (tzw. katoda niklowa) [3.4. 13].

Wyeliminowanie toksycznego kadmu z anody, przez zastąpienie go materiałem odwracalnie absorbującym wodór oraz jednoczesne obniżenie zawartości niklu w nowoczesnym akumulatorze Ni-MH,. stanowić będzie praktyczne spełnienie ostrych i naglących postulatów ekologicznych stawianych chemicznym źródłom prądu. Idea ta wymaga opracowania podstaw technologii otrzymywania nowoczesnych związków międzymetalicznych odwracalnie absorbujących wodór.

Pierwszy akumulator Ni-MH„ którego elektrodę stanowił stop typu MH, skonstruowano w 1978 roku. Dużą jego zaletą jest podobieństwo konstrukcji i technologii wytwarzania do będących obecnie w powszechnym użyciu akumulatorów Ni-Cd. Napięcia znamionowe dla obu typów akumulatorów są zbieżne, stąd możliwe jest zmienne stosowanie ich w sprzęcie elektronicznym.

W obu rodzajach akumulatorów elektrodą dodatnią jest elektroda niklowa, a separatory wykonane są z odpornych na działanie alkaliów włókien polipropylenowych, poliamidowych lub nylonowych. Elektrolitem w akumulatorach obu typów jest roztwór wodny KOM o stężeniu 6-r8 mol • dm'\ z domieszką LiOH o stężeniu 0,5*2 mol • dm*\ dodawaną w celu zwiększenia stopnia wykorzystania materiału aktywnego elektrody dodatniej. Elektrodę ujemną w ogniwach typu Ni-MH, stanowi stop odwracalnie absorbujący wodór. SEM ogniw Ni-MH, i Ni-Cd wynosi około 1,32 V, a średnie napięcie pracy - 1,25 V. Rysunek 7.6 przedstawia schematycznie zasadę pracy ogniwa MH,-Ni.

W czasie ładowania ogniwa na elektrodzie dodatniej, Ni(OH>2 ulega utlenieniu do NiOOH, zaś atom metalu redukuje się, tworząc wodorek metalu MH,. W procesie wyładowania reakcje zachodzą w odwrotnym kierunku. W czasie pracy cyklicznej ogniwa Ni-MH, stężenie roztworu elektrolitu jest stałe, gdyż w reakcji sumarycznej woda nie bierze udziału. Mechanizm działania baterii Ni-MH, jest podobny jak w przypadku baterii Ni-Cd, jednak tutaj w czasie kolejnych cykli ładowania i wyładowania (równanie 7.1), na elektrodzie wydziela się Cd

(7.1)

2Ni(OH)₂ + Cd(OH>2 = 2NiOOH + Cd + 2H_aO