镍氢电池优秀PPT.ppt
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1、 镍氢电池镍氢电池主要内容:主要内容:电池组成及工作原理电池组成及工作原理储氢合金材料储氢合金材料镍氢电池的优缺点镍氢电池的优缺点电池保存和复原方法电池保存和复原方法重点:重点:蓄电池:工作原理正极:Ni(OH)2负极:储氢合金一一概概 述述1.1.电池组成电池组成电池组成:()MHKOHNiOOH(+)负极材料:储氢合金粉正极材料:Ni(OH)2单体电池电压:1.2V循环寿命500-1000次与镉镍蓄电池相比优点:比能量高,为其1.5-2倍;绿色环保;无记忆效应;可大电流充放电;低温性能好。2.2.镍镍氢电池组件氢电池组件 镍氢电池由氢氧化镍正极,储氢合金负极,隔膜纸,电解液,钢壳,顶盖,密
2、封圈等组成。在圆柱形电池中,正负极用隔膜纸分开卷绕在一起,然后密封在钢壳中。在方形电池中,正负极由隔膜纸分开后叠成层状密封在钢壳中。低压氢镍蓄电池(氢原子电池)低压氢镍蓄电池(氢原子电池)3.3.镍氢电池的优缺点及应用前景镍氢电池的优缺点及应用前景它的初始成本较高,电池自放电速度较大,以它的初始成本较高,电池自放电速度较大,以及有爆炸的可能性。及有爆炸的可能性。这种电池的突出优点是循环寿命长,这种电池的突出优点是循环寿命长,19771977年起年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过在地球同步轨道条件下工作寿命超过1010年。年。此外,它承受过充电和过放电的实力很强。此外,它承受过充电和过放电的实
3、力很强。镍氢电池的前景特别乐观,随着探讨工作的进镍氢电池的前景特别乐观,随着探讨工作的进展,最终在航天领域内取代镉镍电池。展,最终在航天领域内取代镉镍电池。二二高压氢高压氢-镍电池镍电池高比能量高比能量循环寿命长循环寿命长耐过充过放实力强耐过充过放实力强可通过氢压指示电池荷电状态可通过氢压指示电池荷电状态1.1.高高压氢镍电池的工作原理压氢镍电池的工作原理 镍氢电池是以氢氧化镍作为正极,氢气作为负极,氢氧化钾溶液做电解液。()Pt,H2KOH(或NaOH)NiOOH()2.2.氢镍单体电池结构氢镍单体电池结构压力容器压力容器正汇流条正汇流条电极组电极组下压板下压板密封件密封件绝缘垫圈绝缘垫圈正
4、极柱正极柱上压板上压板负汇流条负汇流条焊接圈焊接圈负极柱负极柱注入孔注入孔氢镍单体电池剖面结构示意图氢镍单体电池剖面结构示意图电池组成:(1)压力容器(2)镍电极(3)氢电极 铂催化电极 活性炭作载体 聚四氟乙烯粘结的铂催化电极(4)隔膜 石棉膜和氧化锆布。具有热稳定性和具有贮存电解 液的作用。氧化锆布能够透过气体,称为双功能隔膜。(5)电解液 电解液为密度1.3g/cm3的KOH水溶液,添加确定 量的LiOH。(6)电极组 背对背式和重复循环式气体扩散网气体扩散网氢电极(氢电极(Pt)隔膜隔膜镍电极镍电极气体扩散网气体扩散网氢电极(氢电极(Pt)隔膜隔膜镍电极镍电极(a)背对背式)背对背式(
5、b)重复循环式)重复循环式氢镍电池中电极对排列形式氢镍电池中电极对排列形式3.3.高压氢镍电池的电性能高压氢镍电池的电性能1 1)氢)氢-镍电池的充放电性能镍电池的充放电性能2 2)自放电特性)自放电特性3 3)电池工作寿命)电池工作寿命(1 1)镍电极膨胀)镍电极膨胀 (2 2)密封壳体泄漏)密封壳体泄漏(3 3)电解液再安排)电解液再安排三三金属氢化物金属氢化物-镍镍(MH-Ni)电池电池电池组成:()MH/KOH/NiOOH(+)负极材料:储氢合金粉正极材料:Ni(OH)2单体电池电压:1.2V循环寿命500-1000次1.1.MH-Ni电池的工作原理电池的工作原理 副反应副反应固溶体固
6、溶体金属氢化物金属氢化物氢原子在合金中的扩闲逛骤为限制步骤氢原子在合金中的扩闲逛骤为限制步骤充放电过程中物质转换 MH-NiOOH电池正负极反应与气体流淌示意图 镍氢电池的工作状态可以划分为三种:正常工作状态、过充电状态和过放电状态。在不同工作状态下,电池内部发生的电化学反应是不同的。电极标准电位电极标准电位 四四储氢合金电极储氢合金电极H2、液氢、金属氢化物的氢密度与含氢率、液氢、金属氢化物的氢密度与含氢率固态储氢的优势:固态储氢的优势:1)体积储氢容量高)体积储氢容量高2)无需高压及隔热容器)无需高压及隔热容器3)平安性好,无爆炸危急)平安性好,无爆炸危急4)可得到高纯氢,提高氢的附加值)
7、可得到高纯氢,提高氢的附加值体积比较体积比较氢含量比较氢含量比较 副反应副反应1.1.贮氢合金的热力学原理贮氢合金的热力学原理 固溶体固溶体金属氢化物金属氢化物T4T3T2T1P1P2P3P4氢压力氢压力低低-氢浓度氢浓度-高高金属氢化物的金属氢化物的PCT曲线曲线ABT1T2T3T4 最大吸氢量最大吸氢量 贮氢合金吸取和释放出氢的过程,最便利的表示方法是压力贮氢合金吸取和释放出氢的过程,最便利的表示方法是压力组成等温线,即组成等温线,即P-C-T曲线。合金吸取的氢原子占据金属晶格曲线。合金吸取的氢原子占据金属晶格中的空隙位置,其密度取决于中的空隙位置,其密度取决于H2的压力,依据的压力,依据
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