Akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy

Akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy (NiMH)

Akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy (NiMH lub Ni-MH, ang. nickel metal hydride) to typ akumulatora, w którym katodę stanowi płytka niklowa, natomiast anodę tworzy stop metali, który reaguje z wodorem wydzielającym się podczas ładowania, tworząc wodorek metalu.

Akumulatory tego rodzaju nie zawierają toksycznych związków kadmu, jak ma to miejsce w przypadku akumulatorów NiCd. Cechują się jedną z najwyższych gęstości energii (360 MJ/m³).

Ogniwa NiMH przez długi czas nie były produkowane masowo. Pomimo, że elektroda wodorowa doskonale nadaje się na anodę, konstrukcja wykorzystująca to ogniwo wymaga zachowania absolutnej szczelności, porowatej elektrody oraz wysokiego ciśnienia. Kluczowym rozwiązaniem jest związanie wodoru w związek chemiczny, który powstaje podczas ładowania, a następnie rozpada się w trakcie rozładowywania ogniwa. Takie związki odkryto pod koniec lat 60. XX wieku, a prace nad ich praktycznym zastosowaniem trwały aż do końca XX wieku. W nowoczesnych akumulatorkach NiMH anody zbudowane są z porowatego stopu wielu metali, takich jak wanad, tytan, cyrkon, nikiel, chrom, kobalt i żelazo. Przyczyny lepszej wydajności tych egzotycznych stopów, które umożliwiają wiązanie i uwalnianie wodoru, nie są jeszcze w pełni zrozumiałe — ich składy ustalane są w drodze eksperymentów.

Poza anodą, konstrukcja akumulatorków NiMH nie różni się zasadniczo od konstrukcji akumulatorów NiCd, które zostały przez nie wyparte. Siła elektromotoryczna obu typów ogniw wynosi około 1,2 V, co pozwala na ich zamienne stosowanie w wielu aplikacjach.

Płytka niklowa pełni rolę elektrody dodatniej, natomiast elektrodą ujemną jest stop niklu, manganu, magnezu, kobaltu i glinu. Klucz elektrolityczny wykonany jest z poliamidu lub polietylenu, a elektrolit ma charakter zasadowy. Akumulatory NiMH charakteryzują się pojemnością od dwóch do trzech razy większą niż odpowiadające im akumulatory NiCd, a także mają znacznie mniejszy efekt pamięci (choć nadal wymagają procesu formowania). W tych akumulatorach występuje zjawisko zwane efektem leniwej baterii, które pojawia się w wyniku niecałkowitego rozładowania i prowadzi do niewielkiego spadku napięcia znamionowego. Efekt ten można zniwelować, stosując ładowarkę z funkcją rozładowania.

Akumulatory NiMH są droższe od akumulatorów NiCd, cechują się szybszym czasem samorozładowania oraz krótszą żywotnością. Osiągają pojemność większą o około 30% oraz charakteryzują się wyższą gęstością energii (teoretycznie o 50%, praktycznie – około 25%). Na rynku pojawiają się nowości, które łączą zalety akumulatorów NiMH i baterii, takie jak produkty firmy GP Batteries ReCyko+ lub Sanyo Eneloop, które zazwyczaj sprzedawane są w pełni naładowane.

Akumulatory NiMH znalazły szerokie zastosowanie w samochodach hybrydowych. Do końca 2013 roku wyprodukowano ich ponad 6 milionów. Toyota wykorzystuje je w większości swoich modeli, w tym w pierwszym modelu hybrydowym, Priusie.

Anoda: stop metali ziem rzadkich lub niklu z wieloma innymi metalami

Katoda: tlenowodorotlenek niklu

Elektrolit: wodorotlenek potasu