batterij van Nikkel en metaalhydride(NiMH-batterij)

[diamondback]

Hey,

Voor mijn GIP over hybride auto's zoek ik info over de accu van de Toyota Prius.

Na wat zoeken heb ik gevonden dat de batterij een NiMH-batterij(Nikkel-metaalhydride) is en dat per cell er 1.2V opgewekt wordt.

Blijkbaar is hydride H-(nog nooit van gehoord). Nu weet ik niet hoe dit op te lossen valt, als ik tussen het nikkel en het hydride het reductiepotentiaal bekijk kom ik -2.12V uit??

Kan iemand helpen?

ty

[leen]

misschien vind je informatie op

http://www.duracell.com/OEM/Pdf/others/TECHBULL.pdf

[Wouter_Masselink]

Schrijf je berekeningen eens hier uit.

[Marko]

De reacties die in een NiMH-batterij optreden (bij ontladen) zijn deze:

NiOOH + H₂O + e^- --> Ni(OH)₂ + OH^-

MH + OH^- --> M + H₂O + e^-

Totaal: NiOOH + MH --> M + Ni(OH)₂

Bij het opladen lopen de reacties (uiteraard) de andere kant op.

Hierbij is NiOOH nikkeloxidehydroxide, dus in het rooster zitten Ni³⁺, O^2- en OH^-.

MH is het metaalhydride, hierbij is waterstof geabsorbeerd aan een metaallegering. Er is hierbij geen sprake van H^- hoewel de term dat wel doet vermoeden.

Het geabsorbeerde waterstof staat een electron af, wordt H⁺ en reageert met OH^-. Ni³⁺ neemt een electron op en wordt Ni²⁺.

De standaardelectrodepotentialen ken ik helaas niet uit mijn hoofd.

[Bert159]

Ik heb vorig jaar mijn 'eindwerk' over een hybride voertuig gemaakt, pm me je email adres en ik zend het wel eens door je zult er veel nuttige informatie vinden over batterijen ed.

[hzeil]

Met de reaktievergelijkingen van Marko ben ik het eens. Behalve echter met de formule MH die suggereert dat het metaalhydride een vaste stoechiometrische samenstelling heeft. Oftewel dat het een "daltonide" zou zijn. Dat is echter niet het geval. Het is een "berthollide", zonder een vaste verhouding tussen de aantallen atomen.

In dat opzicht lijkt het hydride dus meer op een metaalmengsel, een legering.

Als waterstof in nikkel wordt opgenomen penetreert het via kristallietgrenzen naar binnen en gaat interstitieel, dus tussen de metaalatomen, in het metaalrooster zitten.

Bij zuiver nikkel is er zo opname mogelijk tot de verhouding NiH(0.7) binnen het bestaande metaalrooster. De roosterafstanden worden daarbij wel geleidelijk opgerekt. Bovendien verdwijnt daarbij ook geleidelijk het ferromagnetisme van nikkel. Dat wijst er op dat er toch sprake is van chemische binding, al is het er een zonder een vaste stoechiometrie. In het boek " Interaction of metals and gases" van J.D. Fast lees je daar meer over.

Het rekken en krimpen van metaalhydride bij het laden en ontladen van een metaalhydride accu kan op deze manier leiden tot schade en capaciteitsverlies.

[Marko]

Je hebt gelijk, die MH is verwarrend. Waar ik het echter niet mee eens ben is de verwijzing naar nikkel. De electrode bestaat uit een ingewikkelde legering van allerlei metalen (soms zelfs "exotische" metalen).

Verder wil ik eraan toevoegen dat het rekken ook (of misschien vooral) optreedt aan de kathode.

[hzeil]

Een accu wordt geladen en ontladen. Dus beide electroden kunnen kathode zijn. Als de nikkelelectrode kathode is en dus atomaire waterstof opneemt is er een uitzetting. Die zelfde electrode krimpt weer in als hij bij de ontlading anode wordt.

Ik sluit niet uit dat er aan de tegenelectrode van nikkeloxyde ook volumeneffecten optreden.

Natuurlijk zijn er nieuwe legeringen gemaakt die nog meer waterstof kunnen opnemen dan nikkel. Op school leerden we al over over palladium. Ook palladiumlegeringen zijn onderzocht.

De waterstofopname van electrolytisch nikkel kan sterk toenemen door de aanwezigheid van een organische thio-verbinding, bijvoorbeeld thio-ureum, in de electroliet.

Maar het is zeer de vraag of het thioureum na een aantal laad-en ontlaadcycli nog wel in takt is. Want deze katalysator kan snel kapot gaan onder de vorming van nikkelsulfide. En we weten dat alles nu eenmaal draait on de "cycle-life".

[Marko]

Of de batterij nu opgeladen of ontladen wordt, de NiOOH/Ni(OH)₂ is altijd de kathode. Er zijn verschillende kristalstructuren van NiOOH en Ni(OH)₂ die verschillend zijn in geometrie. Vooral bij te ver opladen en ontladen ontstaan hierdoor mechanische spanningen.

Ik weet niet wat je met electrolytisch nikkel bedoelt. Het electroliet bevat in ieder geval geen nikkel.

De MH-electrode bestaat, zoals ik al eerder zei, uit een legering. Dit kan LaNi5 zijn, in dat geval is er een behoorlijke hoeveelheid nikkel aanwezig. Maar er zijn veel meer mogelijkheden. Zuiver nikkel met gea(d/b)sorbeerd waterstof vindt vooral zijn toepassing in hydrogeneringsreacties.

[hzeil]

Het electrolytische nikkel heb ik genoemd als een voorbeeld van microkristallijn nikkel dat atomaire waterstof kan opnemen en waarbij deze opname eventueel gekatalyseerd kan worden. Ik weet echter wel dat het zuivere nikkel niet in de NiMH accus wordt toegepast.

Het LaNi(5) herinner ik mij wel van de eerste NiMH cellen van Philips. Men is toen verder doorgegaan met andere legeringen.

Ten aanzien van de nikkeloxyde electrode denk ik dat je je vergist. Als je van "laden" overstapt op " ontladen" blijven de plus-pool en de min-pool weliswaar op hun plaats maar de anode en de kathode worden met elkaar verwisseld. Dat zie je trouwens ook aan de bijbehorende reaktievergelijkingen.

Dit is ook de reden dat op een accu wel de symbolen plus en min worden aangegeven maar nooit de begrippen kathode en anode, omdat ze relatief zijn.

[Marko]

Ik vergis me niet; in het algemeen spraakgebruik is de NiOOH-electrode de kathode.