بطارية Ni–MH

الكيمياء الكهربائية

ومن ناحية أخرى، أما عند تفريغ البطارية (الاستخدام) فتحدث التفاعلات العكسية؛ حيث أن هيدريد الفلز (−M+H) يتأكسد إلى الفلز بحالته الحرة (حالة أكسدة 0 (M0)) وإلى بروتونات (+H). تتفاعل البروتونات الناتجة مع أيونات الهيدروكسيد −OH لتشكل الماء. وفي القطب الآخر يختزل النيكل من حالة الأكسدة +III عائداً إلى حالة الأكسدة +II على شكل هيدروكسيد النيكل الثنائي.

• انظر كذلك
• أكاسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل والليثيوم بطارية
• بطارية السيارة
• شركة شيفرون
• بطارية الرصاص
• بطارية ليثيوم-أيون
• مقارنة بين أنواع البطاريات التجارية

وفي هذا الصدد، عند إجراء عملية شحن للبطارية يحدث عند القطب السالب تفاعل اختزال لأيونات +H (البروتونات) إلى الهيدروجين، والذي يرتبط فوراً مع الفلز ليشكل مركب هيدريد، وذلك بعملية قابلة للانعكاس. أما عند القطب الموجب، فيحدث عند عملية شحن البطارية تفاعل أكسدة للنيكل، وذلك من حالة الأكسدة +II (على شكل مركب هيدروكسيد النيكل الثنائي Ni(OH)2) إلى حالة الأكسدة +III (على شكل مركب أكسيد هيدروكسيد النيكل (NiO(OH).

ومن جهة أخرى، الحرف M في القطب الكهربائي السالب يرمز إلى مكون من عدة فلزات (خليط). تطورت عدة خلائط لأجل هذا الاستخدام، لكن المستعملة في الوقت الحالي هي نوعين. وأكثرها شيوعا هو AB5، حيث A هو عنصر أرضي نادر مكون من لانثانوم وسيريوم وبراسوديميوم ونيوديميوم وB هو النيكل وكوبالت والمنغنيز أو الألمنيوم.

التاريخ

من جهة ثانية، العمل على بطاريات النيكل بدأ في مركز باتيل -جنيف بعد اختراع هذه التقنية في سنة 1967. اعتمدت على تلبيد سبائك Ti2Ni+TiNi+x وقطب هيدروكسيد أكسيد النيكل. دعم تطور التقنية على مدى عقدين دايملر بنز ومجموعة فولكسفاغن مع شركة دايملر. وصلت الطاقة في هذه البطاريات 50 واط.سا/كغ (180 كيلو جول/كغ). وتصل كثافة الطاقة إلى 1000 واط/كغ ومدة حياة حتى 500 شحنة (100% عمق التفريغ). ملئت تطبيقات براءة الاختراع الدول (الأولوية:سويسرا)، الولايات المتحدة واليابان. نقلت براءات الاختراع إلى دايملر بنز.

من جهة ثانية، نما الاهتمام الاستثماري في سبعينيات القرن الماضي مع الاستخدام التجاري لبطاريات نيكل-هيدروجين للاستعمالات الفضائية. قدمت تقنية الهيدريد بديل أقل حجم لتخرين الهيدروجين. طور كل من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي ومختبرات فيليبس سبيكة جديدة ذات طاقة هيدروجينية عالية بدمج العناصر الأرضية النادرة للقطب السالب. ولكن تعاني هذه البطارية من عدم استقرار الإلكتروليت القلوي ولذلك دورة حياة البطارية ناقصة. في عام 1987، أظهر ويليمز وباساهو بطارية ناجحة تعتمد على هذه الأسلوب (باستخدام خليط من La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1) والتي تحتفظ 84% من سعة الشحن بعد 4000 دورة شحن-إعادة شحن. طورت سبائك أكثر اقتصادية وقابلة للتطبيق التي تستعمل المعدن الخليط عوضا عن اللنثانوم. واعتمدت البطاريات الحديثة على هذا التصميم. قدمت أول بطارية نيكل-هيدريد فلز بشكل تجاري عام 1989.

كذلك، في الاتحاد الأوروبي وبسبب التعليمات عن البطاريات ، استبدلت بطاريات نيكل-كادميوم ببطاريات نيكل-هيدريد فلز وذلك لبطاريات المستهلكين القابلة للحمل.

كذلك، أنتجت باسف في سنة 2015 بنية مصغرة معدلة جعلت بطاريات نيكل-هيدريد فلز أكثر متانة، وسمحت بتغيير تصميم البطارية وتوفير وزن كبير منها، ووصول كثافة الطاقة بالنسبة للحجم إلى 140 واط-ساعة لكل كيلو متر.

من جهة ثانية، في عام 1998، حسنت شركة أوفنكس للبطاريات بنية وتركيب سبيكة نيكل تيتانيوم وسجلت براءة اختراع بذلك.

وفي هذا الصدد، في عام 2008، أكثر من مليونا سيارة هجينة صنعت حول العالم مع بطارية نيكل-هيدريد فلز.

علاوةً على ذلك، نصف البطاريات الصغيرة القابلة لإعادة الشحن التي بيعت في اليابان في سنة 2000 كانت بطاريات نيكل-هيدريد فلز وانخفضت النسبة إلى 22% في سنة 2010. أما في سويسرا عام 2009 كانت النسبة 60% على وجه التقريب. انخفضت النسبة بمرور الوقت بسبب انتشار بطاريات ليثيوم-أيون.