Никель кадмиевые и никель металлогидридные — различия и особенности их использования в современных электронных устройствах и аккумуляторах

Никель – это химический элемент из группы платиновых металлов, который обладает высокой химической устойчивостью и применяется в различных областях промышленности. Одним из самых распространенных сплавов никеля является никель кадмиевый. Этот сплав получается путем добавления кадмия к никелю и обладает рядом особенностей, которые делают его предпочтительным материалом для некоторых приложений.

Одной из основных особенностей никеля кадмиевых сплавов является их высокая устойчивость к коррозии. Благодаря этому свойству, они широко применяются в производстве батарей, аккумуляторов и других электрохимических устройств. Кроме того, никель кадмиевые сплавы обладают высокой стабильностью номинала, что позволяет использовать их в точной электронике.

Однако помимо никеля кадмиевых сплавов существуют также никель металлогидридные сплавы. Эти сплавы получаются путем добавления гидридов других металлов к никелю. Они обладают рядом преимуществ, таких как высокая энергоемкость, низкая саморазрядка и возможность работы при широком диапазоне температур.

Использование никеля металлогидридных сплавов также имеет свои особенности. Они широко применяются в производстве аккумуляторов для мобильных устройств, электромобилей и других устройств, требующих высокой энергоемкости и долгого срока службы. Благодаря своим уникальным свойствам, никель металлогидридные сплавы стали альтернативой никель кадмиевым сплавам во многих областях применения.

Различия и особенности никель кадмиевых и никель металлогидридных аккумуляторов

Химический состав

Никель кадмиевые аккумуляторы содержат никель оксид гидроксида (NiOOH) в качестве активной массы на положительном электроде и кадмий гидроксид (Cd(OH)2) на отрицательном электроде. В то время как никель металлогидридные аккумуляторы имеют активную массу на положительном электроде, состоящую из сплава никеля и металлогидридов, вместо никеля оксида гидроксида.

Емкость

Никель металлогидридные аккумуляторы обычно имеют большую емкость по сравнению с никель кадмиевыми аккумуляторами. Это означает, что NiMH аккумуляторы могут хранить больше энергии и обладают длительным временем работы перед повторной зарядкой.

Саморазрядка

Никель кадмиевые аккумуляторы имеют более низкую саморазрядку по сравнению с никель металлогидридными аккумуляторами. Это означает, что NiCd аккумуляторы могут дольше сохранять заряд без использования. Однако никель металлогидридные аккумуляторы значительно улучшили этот параметр по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами в последние годы.

Плотность энергии

Никель металлогидридные аккумуляторы имеют большую плотность энергии по сравнению с никель кадмиевыми аккумуляторами. Это означает, что NiMH аккумуляторы могут хранить больше энергии на единицу объема или массы, что делает их более эффективными для использования в мобильных устройствах.

Экологичность

Никель металлогидридные аккумуляторы считаются более экологически чистыми и безопасными по сравнению с никель кадмиевыми аккумуляторами. Они не содержат токсичного кадмия, что позволяет уменьшить негативное воздействие на окружающую среду при утилизации аккумуляторов или их выходе из строя.

В итоге, никель кадмиевые и никель металлогидридные аккумуляторы имеют различные химические составы, емкости, саморазрядку, плотность энергии и степень экологичности. Выбор между ними зависит от требуемых характеристик и применения аккумуляторов.

Состав и принцип работы никель кадмиевых аккумуляторов

Одним из главных преимуществ никель кадмиевых аккумуляторов является их высокая энергетическая плотность, что означает, что они могут хранить больше энергии на единицу массы по сравнению с другими типами аккумуляторов. Кроме того, они обладают длительным сроком службы и могут выдерживать большое количество зарядов и разрядов.

Никель кадмиевые аккумуляторы состоят из положительного электрода, содержащего никель гидроксид, и отрицательного электрода, содержащего кадмий. Между ними находится сепаратор, который предотвращает контакт электродов и короткое замыкание. При зарядке аккумулятора происходит реакция, в результате которой никель гидроксид окисляется и превращается в никель-кадмиевую пасту на положительном электроде, а кадмий окисляется и превращается в гидроксид кадмия на отрицательном электроде.

При разрядке аккумулятора происходит обратная реакция. Из положительного электрода выделяется никель-кадмиевая паста, а из отрицательного электрода выделяется кадмий. Энергия, которая выделается и поглощается во время этих реакций, используется для питания подключенных устройств.

Важно отметить, что никель кадмиевые аккумуляторы имеют ограниченную способность к саморазрядке, что означает, что они могут дольше хранить энергию без потерь по сравнению с другими типами аккумуляторов.

Состав и принцип работы никель металлогидридных аккумуляторов

Принцип работы никель металлогидридных аккумуляторов основан на реакциях окисления и восстановления в положительном и отрицательном электродах во время зарядки и разрядки. Во время зарядки, электролит разлагается на положительных и отрицательных ионах, а положительные ионы перемещаются к отрицательному электроду, где они встраиваются в структуру металлогидрида. Отрицательные ионы, в свою очередь, перемещаются к положительному электроду, где они реагируют с никель оксидом гидрооксидом и превращают его в никель гидрооксид.

Во время разрядки происходит обратная реакция — никель гидрооксид окисляется, образуя никель оксид гидрооксид, а металлогидрид возвращается в исходное состояние. В результате этих реакций происходит передача электронов через внешнюю цепь, что создает электрический ток.

Одной из особенностей никель металлогидридных аккумуляторов является их высокая энергетическая плотность, что позволяет им обеспечивать длительное время работы приборов без необходимости частого заряда. Они также обладают более низкой степенью саморазряда в сравнении с никель кадмиевыми аккумуляторами и не содержат вредных для окружающей среды кадмия.

Преимущества и недостатки никель кадмиевых и никель металлогидридных аккумуляторов

ПараметрНикель кадмиевые аккумуляторыНикель металлогидридные аккумуляторы
ЕмкостьОбладают более высокой энергетической плотностью, что позволяет им работать дольше на одной зарядке.Имеют более высокую емкость по сравнению с никель кадмиевыми аккумуляторами.
Эффект саморазрядаПодвержены эффекту саморазряда — теряют заряд со временем, даже если не используются.Саморазряд происходит медленнее, чем у никель кадмиевых аккумуляторов.
Эффект памятиИмеют эффект памяти, который приводит к потере емкости при неполной разрядке и зарядке.Не имеют такого эффекта, поэтому могут быть заряжены и разряжены до любого уровня без потери емкости.
Удобство использованияНуждаются в специальной зарядке, чтобы предотвратить эффект памяти и увеличить срок службы.Можно заряжать обычным зарядным устройством без опасности потери емкости.
Экологическая безопасностьСодержат кадмий, который является токсичным и экологически вредным.Не содержат кадмий и считаются более экологически безопасными.

Оба типа аккумуляторов обладают своими преимуществами и недостатками, поэтому выбор между ними зависит от конкретных требований и предпочтений пользователя. Никель кадмиевые аккумуляторы могут быть лучшим выбором для приборов, которые требуют высокой энергетической плотности и могут быть соответствующим образом обслужены. Никель металлогидридные аккумуляторы являются более экологически безопасным вариантом и часто предпочтительны в случаях, когда большая емкость и низкий саморазряд важнее.

Оцените статью