Nikkeli-rauta-akku (NiFe) – kestävä ja pitkäikäinen akkutyyppi
Nikkeli-rauta-akku (NiFe) – erittäin kestävä ja pitkäikäinen energianvarasto: yli 20 vuoden käyttöikä, säänkestävä ja luotettava ratkaisu aurinko- ja off-grid-järjestelmiin.
Nikkeli-rauta-akku (NiFe-akku) on raudasta, nikkelistä ja hydroksidista valmistettu akku. Tyypillinen yksittäisen kennon nimellisjännite on noin 1,2 V. NiFe-akut ovat erittäin kestäviä ja pitkäikäisiä: ne voivat kestää yli 20 vuotta ja tuhansia lataus-/purkusyklejä, mutta latautuvat verrattain hitaasti. Niitä on käytetty historiassa ja nykyaikana esimerkiksi vetureissa ja muissa raskaissa sovelluksissa (junissa).
Toimintaperiaate ja rakenne
NiFe-akun positiivinen elektrodi (katodi) on nikkelioksidi-/hydroksidiyhdiste, negatiivinen elektrodi (anodi) rautaa, ja elektrolyyttinä käytetään voimakasta emäksistä liuosta, yleensä kaliumhydroksidia (KOH). Latauksen ja purkauksen yhteydessä tapahtuu pelkistys- ja hapetusreaktioita, joissa rauta ja nikkeliyhdiste vaihtavat elektronien määrää. Akun elektrolyytti ei kulu merkittävästi kemiallisesti, mutta latauksen yhteydessä voi muodostua kaasua (vetyä ja happea), jolloin venttilaatio tai gassing on huomioitava.
Ominaisuudet — hyvät ja huonot puolet
- Elinikä ja kestävyys: Erittäin pitkä käyttöikä ja suuri syklien määrä; kestää toistuvia syväpurkauksia ja yli- sekä alilatausta paremmin kuin monet muut akkutekniikat.
- Turvallisuus: Hyvä lämmönkestävyys ja paloturvallisuus verrattuna moneen litiumakkutekniikkaan.
- Huoltovaatimukset: Vaatii ajoittaista huoltoa: veden lisäämistä haihtumisen ja gassingin takia sekä mahdollisesti elektrolyytin tarkistusta. Gassing vaatii myös ilmanvaihtoa asennuspaikalla.
- Energiatiheys: Melko matala energiatiheys verrattuna nykyaikaisiin litiumakkuihin — NiFe sopii paremmin tiloihin, joissa tilaa/painoa ei ole kriittisesti rajoitetusti.
- Lataus- ja purkausominaisuudet: Hidas lataus ja pienempi hyötysuhde (energiahyötysuhde voi olla alhaisempi kuin esimerkiksi lyijyakulla tai litiumakulla), mutta hyvä syväpurkauskestävyys ja pitkä elinkaari tekevät niistä taloudellisesti kilpailukykyisiä pitkällä tähtäimellä.
- Ympäristö ja kierrätys: Metallit (rauta ja nikkeli) ovat kierrätettäviä, mutta elektrolyytti (KOH) on emäksinen ja vaatii asianmukaista käsittelyä hävityksessä tai korjauksissa.
Käyttökohteet
NiFe-akkuja käytetään erityisesti sovelluksissa, joissa korostuvat pitkä käyttöikä, kestävyys ja kyky kestää rajuja olosuhteita. Tyypillisiä käyttökohteita ovat:
- Verkon ulkopuoliset aurinkoenergiajärjestelmät ja energiavarastot, joissa tarvitaan pitkää käyttöikää ja vähäistä ylläpitoa
- Teollisuuden varavoimalaitokset ja off-grid-ratkaisut
- Eräät raskaankaluston ja raideliikenteen sovellukset (historiallisesti ja nykyäänkin joissain erikoistapauksissa) — esimerkiksi junissa käytettyinä
Historia ja nykytuotanto
Nikkeli-rauta-akku yhdistetään usein Thomas Edisoniin, joka kehitti ja valmistutti paristoja 1900-luvun alussa. Edisonin yritys valmisti paristoja 1970-luvun alkuun asti. Nykyään valmistajia on useita, erityisesti Kiinassa, ja akkutyyppiä kehitetään edelleen soveltuvuuden ja kustannustehokkuuden parantamiseksi.
Huolto ja asennus
Asennuksessa on huomioitava gassing ja elektrolyytin käsittely: latauksen aikana muodostuva vety on syttyvä, joten tilassa pitää olla riittävä ilmanvaihto. Akkujen huolto on yleensä yksinkertaista mutta välttämätöntä: elektrolyytin pinnan seuraaminen ja veden lisääminen tarvittaessa. Sopiva laturi ja latausalgoritmi parantavat käyttöikää ja vähentävät turhaa gassailua.
Lopuksi
Nikkeli-rauta-akut ovat erinomainen vaihtoehto tilanteisiin, joissa korostuvat pitkäikäisyys, kestävyys ja turvallisuus enemmän kuin pieni koko tai suuri energiatiheys. Ne eivät sovi kaikkiin käyttötarkoituksiin (esimerkiksi mobiililaitteisiin tai henkilöautoihin, joissa paino ja tilankäyttö ratkaisevat), mutta suurissa, paikallisissa energiavarastoissa ja vaativissa teollisissa sovelluksissa niiden elinkaari ja kestävyys tekevät niistä houkuttelevan vaihtoehdon.
Etsiä