הבדלים בין גרסאות בדף "סוללת ניקל-ברזל"

מ
הסבת תג ref לתבנית:הערה (תג) (דיון)
מ (הסבת תג ref לתבנית:הערה (תג) (דיון))
תגית: nowiki
[[קובץ:Nickel_Iron_Battery_cut-away_drawing.jpeg|ממוזער|שרטוט חלקי סוללת ניקל-ברזל (NiFe)]]
[[קובץ:Edison_Battery_177_Main_St_Lakeside_Av_jeh.jpg|ממוזער|מפעל אדיסון לסוללות]]
'''סוללת ניקל–ברזל''' (סוללת NiFe) היא סוללה נטענת שבה הקתודה היא תחמוצת ניקל (III) אוקסידי ו[[ברזל]] משמש כאנודה, עם [[אלקטרוליט]] של [[אשלגן הידרוקסידי]]. החומרים הפעילים נמצאים בצינורות פלדה מצופים בניקל או בתאים מחוררים. זוהי סוללה חזקה מאד ועמידה לשינויים (טעינת יתר, שימוש יתר, וקצר חשמלי) ויכול להיות בשימוש זמן רב אפילו אם סבלה משימוש לא נכון.<ref name{{הערה|שם="Linden2002">|David Linden, Thomas B. Reddy (ed). ''Handbook Of Batteries 3rd Edition'', McGraw-Hill, New York, 2002 {{ISBN|0-07-135978-8}}, Chapter 25</ref>}} סוללות ניקל-ברזל משמשות לעיתים קרובות כסוללות גיבוי, כאשר הן נטענות באופן רציף, ויכולות להיות שמישות יותר מ-20 שנה. בשל אנרגיה סגולית נמוכה, בשל יכולתה הנמוכה לשמור אנרגיה ובשל עלות גבוהה של ייצור, סוגים אחרים של סוללות נטענות החליפו את סוללות ניקל–ברזל ברוב היישומים.<ref>{{הערה|{{Cite web|url=http://www.nickel-iron-battery.com/|title=Nickel Iron Battery Association HomePage|date=1 July 2010|accessdate=30 October 2011|last=Ian Soutar}}</ref>}}
 
== שימושים ==
סוללות ניקל–ברזל היו בשימוש לאורך שנים ארוכות במכרות באירופה בגלל עמידותן הטובה לזעזועים, רעידות, טמפרטורות גבוהות ותנאים פיזיים קשים אחרים. במאה ה-21 נשקל פעם נוספת השימוש בסוללות אלה במערכות להפקת אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, בהן משקל הסוללה איננו שיקול מרכזי.
 
בכלים [[רכבת]]<nowiki/>יים רבים קיימות סוללות ניקל-ברזל.<ref name{{הערה|שם="ermsys">|{{Cite web|url=http://eurailmag.com/systematic-design-of-an-autonomous/|title=Systematic design of an autonomous hybrid locomotive &#124; EUrailmag|accessdate=2013-04-17|publisher=eurailmag.com}}</ref><ref name}}{{הערה|שם="azry">|{{Cite web|url=http://www.azrymuseum.org/Projects/Magma_10/Magma_10.htm|title=Magma #10 Project|date=2012-05-15|accessdate=2013-04-17|publisher=azrymuseum.org}}</ref>}} כך למשל בקטרים חשמליים של [[הרכבת התחתית של לונדון]] ובקרונות מדגם R62A של [[הרכבת התחתית של ניו יורק]].
 
טכנולוגיה סוללות ניקל-ברזל זכתה לפופולריות בקרב התיישבויות אדם המנותקות מתשתיות מרכזיות, שאז טעינה מחדש של סוללות אלה היא בגדר [[טכנולוגיה ראויה]] (Appropriate technology).<ref>{{הערה|Mother Earth News Issue #62 – March/April 1980</ref><ref>}}{{הערה|http://www.nickel-iron-battery.com/</ref><ref>}}{{הערה|Home Power Magazine Issue #80 December 2000/Jan 2001</ref>}}
 
קיים מחקר הבוחן שימוש בסוללות ניקל–ברזל לשימוש בשילוב עם [[אלקטרוליזה]] להפקת [[מימן]] לצורך [[תא דלק|תאי דלק]] במכוניות ולאחסון. <ref>{{הערה|F. M. Mulder et al: ''Efficient electricity storage with the battolyser, an integrated Ni-Fe-battery and electrolyser''. [//en.wikipedia.org/wiki/Energy_and_Environmental_Science Energy and Environmental Science]. 2017, {{DOI|10.1039/C6EE02923J}}</ref><ref>}}{{הערה|
Véronique Amstutz et al: ''Renewable hydrogen generation from a dual-circuit redox flow battery ''. [//en.wikipedia.org/wiki/Energy_and_Environmental_Science Energy and Environmental Science]. 2014, 2350-2358, {{DOI|10.1039/C4EE00098F}}</ref><ref>}}{{הערה|http://news.stanford.edu/pr/2012/pr-ultrafast-edison-battery-062612.html</ref>}}
 
== עמידות ==
Fe + 2 OH<sup>−</sup> ↔ Fe(OH)<sub>2</sub> + 2 e<sup>−</sup>{{D}}
 
(את הפריקה יש לקרוא משמאל לימין והטעינה מימין לשמאל.)<ref>{{הערה|
[http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/chembox_edison-e.htm Electrochemistry Edison Cell (Iron-Nickel-Battery) – Model]</ref>}}
 
מתח מעגל פתוח הוא 1.4 וולט, היורד ל-1.2 וולט במהלך הפריקה. תערובת האלקטרוליט של [[אשלגן הידרוקסידי|אשלגן הידרוקסיד]]<nowiki/>י ו ליתיום הידרוקסידי לא נצרך בטעינה או פריקה, כך שבשונה מסוללת חומצה-עופרת משקל האלקטרוליט אינו מעיד על מצב הטעינה. המתח הנדרש לטעינת סוללת ניקל-ברזל חייב להיות שווה או גדול מ-1.6 וולט לכל תא. ליתיום הידרוקסידי משפר את ביצועי התא.
 
== היסטוריה ==
הממציא השוודי ולדמר יונגנר המציא את סוללת ניקל-קדמיום בשנת 1899. יונגנר ביצע ניסויים בהחלפת ברזל במקום קדמיום בכמויות משתנות, כולל החלפה מלאה של ברזל בקדמיום. יונגנר גילה כי היתרון העיקרי סוללת ברזל היא בעלותה, אולם כיוון שיעילות טעינתה נמוכה יותר ומימן רב יותר נוצר בעת התגובה הכימית, הטכנולוגיה של סוללת ניקל-ברזל זוהתה ונינטשה. יונגנר רשם מספר פטנטים על גרסתו לסוללת ברזל (Swedish pat. Nos 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 and German Patent No.110.210 /1899). הוא אף רשם פטנט על סוללת ניקל-קדמיום: Swed.pat No. 15.567/1899.<ref name{{הערה|שם="Power Sources 1984 pp 177">|Journal of Power Sources, 12 (1984). pp 177–192.</ref>}}
 
בשנת 1901 [[תומאס אלווה אדיסון]] רשם פטנט ומיסחר סוללות ניקל-ברזל בארצות הברית, והציעה סוללות אלה כמקור אנרגיה לכלי רכב חשמליים אשר יוצרו בתקופתו. אדיסון טען כי עיצוב סוללות ניקל–ברזל הוא טוב בהרבה מסוללות  עופרת-חומצה.<ref name{{הערה|שם="Innovators in Battery Technology:">|{{cite book|url=https://www.amazon.co.uk/Innovators-Battery-Technology-Influential-Electrochemists/dp/0786499338|title=Innovators in Battery Technology: Profiles of 93 Influential Electrochemists|last1=Desmond|first1=Kevin|date=2016|publisher=McFarland & Co|isbn=9780786499335|page=65|language=English|ref=Innovators in Battery Technology:}}</ref>}} אדיסון רשם מספר פטנטים על הסוללות בארצות הברית ובגרמניה: U.S. Patent 678,722/1901, U.S. Patent 692,507/1902, and German patent No 157.290/1901. הסוללה נודעה בארצות הברית בכינוי "סוללת אדיסון".
 
אדיסון היה מאוכזב כי הסוללה שפיתח לא נבחרה על ידי יצרי הרכב להנעת מנועי בעירה פנימית, וייצור כלי רכב חשמליים הופסק שנים ספורות לאחר שהחל לייצר את הסוללה שלו. הוא פיתח את הסוללה במטרה שתהווה סוללה מועדפת בכלי רכב חשמליים אשר היו כלי הרכב המועדף בשנים הראשונות של המאה ה-20 (יותר מאשר כלי רכב מונעים בדלק או בקיטור). בסוללות של אדיסון הייתה אגירת אנרגיה רבה יותר מאשר בסוללות עופרת-חומצה באותה עת, וניתן היה לטעון אותן בחצי הזמן, אולם ביצועיהן היו גרועים בטמפרטורות נמוכות, והן היו יקרות יותר.