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镍氢电池:氢能源的重要方向

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2-7镍氢电池镍氢电池是早期镍镉电池的替代产品。镍氢电池可分为低压镍氢电池和高压镍氢电池两种。镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向得到人们的青睐。因此国外自20世纪70年代开始就一直在研究民用的低压镍氢电池。例如由20个镍氢电池串联起来使用,其放电能力被限制在2~3C范围内。

镍氢电池:氢能源的重要方向

图2-7 镍氢电池

镍氢电池(见图2-7)是早期镍镉电池的替代产品。由于不再使用有毒的重金属——镉,镍氢电池可以消除重金属元素给环境带来的污染问题[163]。镍氢电池使用氧化镍作为阳极,使用吸收了氢的金属合金作为阴极,这种金属合金可吸收高达本身体积100倍的氢,储存能力极强。另外,镍氢电池具有与镍镉电池相同的1.2 V电压,加上自身的放电特性,可在一小时内再充电。由于内阻较低,一般可进行500次以上的充放电循环。镍氢电池具有较大的能量密度比,这意味着人们可以在不增加设备额外重量的情况下,使用镍氢电池代替镍镉电池来有效延长设备的工作时间。镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似,在实际应用时完全可以替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造。镍氢电池另外一个值得称道的优点是它大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池可以更加方便地使用。

镍氢电池可分为低压镍氢电池和高压镍氢电池两种。

1.低压镍氢电池的特点

(1)电池电压为1.2~1.3 V,与镍镉电池相当;

(2)能量密度高,是镍镉电池的1.5倍以上。

(3)可快速充放电,低温性能良好。

(4)可密封,耐过充电、过放电能力强。(www.xing528.com)

(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路。

(6)安全可靠,对环境无污染,无记忆效应。

2.高压镍氢电池的特点

(1)可靠性强。具有较好的过放电、过充电保护功能,可耐较高的充放电率并且无树枝状晶体形成。具有良好的比能量特性,其质量比容量为60 Ah/kg,是镍镉电池的5倍。

(2)循环寿命长,可达数千次之多。

(3)全密封,维护少。

(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。

由于化石燃料人类大规模开发利用的情况下变得越来越少,近年来,氢能源的开发利用日益受到重视。镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向得到人们的青睐。虽然镍氢电池确实是一种性能良好的蓄电池,但航天用镍氢电池是高压镍氢电池(氢压可达3.92 MPa,即40 kg/cm2),高压力氢气贮存在薄壁容器内使用存在爆炸的风险,而且镍氢电池还需要贵金属做催化剂,使它的成本变得昂贵起来,在民用市场难以推广。因此国外自20世纪70年代开始就一直在研究民用的低压镍氢电池。

需要注意的是,镍氢电池的大电流放电能力不如铅酸蓄电池和镍镉电池,尤其是电池组串联较多时更是如此。例如由20个镍氢电池串联起来使用,其放电能力被限制在2~3C范围内。

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