Никель железо: Магнетизм железа и никеля — на Земле и внутри Земли – Наука – Коммерсантъ

alexxlab | 14.03.1986 | 0 | Разное

Содержание

Сплав железа и никеля: состав свойства, история открытия

Ежедневно человеку приходится сталкиваться с изделиями из металлов, которые отливают на металлургических предприятиях. Практически все они состоят из разнообразных соединений, которые имеют в составе не менее двух элементов. Получают их благодаря плавлению или гальваническим методом. Сплав железа и никеля был получен с помощью второго метода.

Сплав железа и никеля

История открытия

Железоникелевый сплав был открыт в конце 19 века французским ученым физиком, которого звали Шарль Гийом. В результате поиска способа получения дешевого металла для эталона длины и веса, он смог создать соединение двух элементов, которое до этого не удавалось получить. До его разработок такие детали изготавливали из дорогих сплавов из платины и иридия. Сейчас в состав материала входит 64% железа и 36% никеля. За это достижение в 1920 году ученый был удостоен премии Альберта Нобеля.

Распространенное соединение данных металлов называется «инвар», в переводе с латыни значит неизменимый. Он имеет постоянный коэффициент теплового расширения при вариации рабочей среды от -80°С до 100°С. Соединение имеет и другие наименования: суперинвар и нержавеющий инвар. Отличаются они процентным содержанием легирующих добавок. Инвар применяется в приборостроении.

Состав и структура

В процессе плавления внутренняя структура соединения представляет собой растворенное твердое железо в никелевой основе. Благодаря такому соединению температура структурной устойчивости увеличивается на 200°С. Процесс проникновения никеля в железо начинается при 500°С, ускорение происходит лишь при 800°С.

Составляющая FeNi3 считается основной структурной составляющей, в результате никель приобретает соотношение до 55%. Данный эффект определяет температурный показатель обработки материала. Наибольшее содержание Ni в сплаве не превышает 60%.

Следует помнить, что присутствие одного железа в материале не даст требуемых характеристик сплава. Для их улучшения в состав соединения добавляют такие элементы, как хром, вольфрам, молибден, марганец и кремний. Чтобы получить необходимую структуру сплава, следует применять механизм дисперсионного затвердевания. Термическая обработка используется лишь для того чтобы увеличить структурные размеры зерен и понизить внутренние напряжения в материале, которые будут возникать при замещении в кристаллической решетке железа никелем.

Наличие внутреннего магнетизма у данных металлов поспособствовало тому, что удалось изготовить магнитный сплав железа с никелем. Его применяют в электротехнике при производстве сердечников электрооборудования, магнитов и электромагнитов, а также приборов измерения, основанных на данном эффекте.

Характеристики и свойства сплава

Кроме железа и никеля в сплавах применяют такие металлы, как хром, алюминий, вольфрам, титан, молибден и алюминий. В результате добавления данных элементов добиваются следующих физико-механических свойств:

  • механическая прочность, в зависимости от температуры среды применения — от 150 до 860 Мпа;
  • коэффициент проводимости тепла при нормальной температуре имеет значение от 17,5 Вт/м2*К до 24,5 Вт/м2*К;
  • стойкость к действию температуры до 1350°С;
  • выносливость при постоянной нагрузке до 190 Мпа;
  • модуль Юнга при нормальной температуре — от 2 Гпа до 19 Гпа;
  • окислительная интенсивность — 170 г/м2*ч;
  • средняя плотность — 8130 кг/м3.

Сплав железа с никелем обладает высокой жаропрочностью и поддается обработке после плавления, в результате чего поверхность защищают от действий коррозии. Их можно обрабатывать различными видами сварки, материал обладает пластичностью и стойкостью к окислениям агрессивных сред.

Температура плавления сплава

Изготовление

Сплав железа и никеля изготавливают гальваническим методом. Ученые при сравнении характеристик двух металлов пришли к выводу, что создать материал легко. Однако при протекании реакции железо из двухвалентного переходило в состояние трехвалентного, такой эффект стал побочным, чем показал практические трудности изготовления инвара.

Протекание негативных процессов снижает выход материала, при этом понижаются его физические свойства. Данные отрицательные явления решили применением комплекса специальных добавок, в которые входят органические соединения, кислоты и амины. При добавлении веществ удалось добиться соединения низкой растворимости с трехвалентным железом, в результате чего характеристики материала улучшились. Для того чтобы убрать разброс осадка производители используют метод эффективной диффузии электролитического раствора.

В состав раствора входят такие вещества, как железо сернокислое, кислота борная, сахарин, никель сернокислый и сульфат натрия. При использовании пластин никеля и железа следует ориентироваться на размеры пластины. Иногда соединения выплавляются в электропечах.

Применение сплава

Сплав железа и никеля изначально изготавливают в виде проволоки, а иногда в виде ленты малой толщины. Иногда сплав производят на заводах в форме листов небольших размеров, круглых прутков и ленты повышенной толщины. Свойства улучшают с помощью специальных технологий:

  • плавления;
  • термической обработки металла после плавки;
  • деформирования поверхности;
  • финишной обработки.

Материал широко применяется в приборостроении, где необходимо соблюдение условия, при котором детали не меняют своих характеристик при изменении температуры окружающей среды. Из сплава производят элементы датчиков и часть биметаллических конструкций, а также эталоны длины и массы благодаря улучшенным характеристикам.

Соединение нашло свое применение в бытовой электронике, а также некоторых элементах маятниковых часов. Сложность изготовления материала требует аккуратного обращения с аппаратурой, в которой оно используется.

Электроизмерительные приборы

Достоинства и недостатки

Железоникелевые соединения имеют следующие преимущества:

  • повышенная механическая прочность, которая позволяет применять сплав в механизмах, работающих при повышенных нагрузках;
  • устойчивость к воздействию высоких температур;
  • высокая внутренняя магнитная проницаемость элементов, изготавливаемых из данного сплава;
  • постоянный КТР, что дает возможность использовать соединение в приборах и датчиках;
  • сохранение характеристик при эксплуатации в агрессивных средах;
  • стойкость к коррозии;
  • пластичность.

Железоникелевые соединения имеют однофазную внутреннюю структуру, высокую плотность и практически нулевой коэффициент теплового расширения. Такие свойства позволяют применять сплав в ответственных соединениях и узлах.

 

Алюминий железо-кремнистый — Никель « Калужский завод по обработке цветных металлов

ТУ 6365-002-75479902-2005 Ленты никелевые плакированные марки АН. Технические условия
Описание

Лента марки АН, изготавливается из никеля, плакированного с одной стороны алюминиевым сплавом.

Состав
  • Основа – никель НП2 с химическим составом по ГОСТ 492.
  • Покрытие – алюминиевый сплав АКЖ с химическим составом по ТУ 1811-019-00195592-2000, марки АЖК с химическим составом по ТУ 1-2-544-2000 или алюминиевый сплав марки 8011 с химическим составом по ГОСТ 618.

Толщина плакирующего слоя h составляет от 4 до 12% от толщины готовой ленты.

Классификация и сортамент
По состоянию материала:
  • мягкое (отожженное)
  • дрессированное
По виду кромок:
  • с обрезной кромкой
Технические характеристики

Сорт

Толщина H, мм

Допуск по толщине, мм

Ширина

B, мм

Допуск по ширине, мм

Длина, мм

Внутренний диаметр рулона Øвнутр., мм

Масса рулона, кг

Лента

0,15

(-0,02)

115

(±1,0)

немерная

95  / 100

5 – 35

Возможно изготовление других типоразмеров по согласованному допуску.

Механические свойства

Номинальная толщина, мм

Глубина выдавливания сферической лунки по Эриксену

(при радиусе пуансона 10 мм), мм

0,15

≥6,0

Применение

Для производства анодов в электровакуумной промышленности.

Алюминий железо-кремнистый — Сталь — Никель

ТУ 6365-004-46594163-2000 Ленты многослойные марок АкЖАк.П и АкЖН.П.
Описание

Многослойная биметаллическая лента марки АкЖН, изготавливается из низкоуглеродистой стали, плакированной с одной стороны алюминиевым сплавом, с другой стороны никелем.

Состав
  • Основа – низкоуглеродистая качественная сталь марки 08Ю с химическим составом по ГОСТ 9045.
  • Покрытие – алюминиевый сплав АКЖ с химическим составом по ТУ 1811-019-00195592-2000 или алюминиевый сплав марки 8011 с химическим составом по ГОСТ 618.
  • Покрытие – никель НП2 с химическим составом по ГОСТ 492.

Толщина плакирующего слоя h2 и h3 является одинаковой для обеих сторон и составляет от 5 до 8% от толщины готовой ленты. По требованию Потребителя толщина плакирующего слоя может быть до 10% на сторону.

Классификация и сортамент
По состоянию материала:
  • мягкое (отожженное)
  • дрессированное
По виду кромок:
  • с обрезной кромкой
Технические характеристики

Сорт

Толщина H, мм

Допуск по толщине, мм

Ширина B, мм

Допуск по ширине, мм

Длина, мм

Внутренний диаметр рулона Øвнутр., мм

Масса рулона, кг

Лента

0,15

(-0,02)

80 – 130

(±0,5)

немерная

95  / 150

5 – 35

0,20

(-0,02)

0,30

(-0,03)

0,40

(-0,04)

0,50

(-0,05)

Возможно изготовление других типоразмеров по согласованному допуску.

Механические свойства

Номинальная толщина, мм

Глубина выдавливания сферической лунки по Эриксену

(при радиусе пуансона 10 мм), мм

0,15

≥4,5

0,20

≥5,5

0,30

≥6,0

0,40

≥6,5

0,50

≥6,5

Применение

Для производства изделий в электровакуумной промышленности.

Железо и никель | SGS Россия

Мы предлагаем выгодные месторасположения, независимость исследований, постоянство и качество, что позволит удовлетворить все требования наших клиентов. Наши эксперты обсудят с вами необходимые пределы обнаружения и точности и помогут выбрать метод, который будет оптимально соответствовать поставленным целям.

Анализ железа и никеля может быть осуществлен в следующих пакетах:

Двухкислотное разложение/царская водка Мультикислотное разложение (4 кислоты) Сплавление пероксида натрия Сплавление метабората лития XRF Индивидуальные методы MMI
Никель ICP12B и ICP14B, IMS12B и IMS14B, ICM12B и ICM14B ICP40B, ICM40B, AAS42S, ICP42S, AAS43B ICP90A, ICP90B, ICM90A IMS95A Плавка пиросульфата XRF CON07V, CSE04V MMI-M, MMI-ME
Железо ICP12B и ICP14B, IMS12B и IMS14B, ICM12B и ICM14B ICP40B, ICM40B, AAS42S, ICP42S, AAS43B ICP90A, ICP90B, ICM90A ICP95A XRF76C, плавка пиросульфата XRF CLA01A, CON08V MMI-M, MMI-ME

Чтобы выбрать метод, соответствующий вашим целям, внимательно изучите диапазоны измерений и условия предполагаемого применения. Например, MMI – это щелочь, используемая для исследований, тогда как диметилглиоксим (CON07V) применяется при высокой концентрации никеля в металле.

Анализ железной руды (значительные и малые элементы) при использовании плавки XRF

Железная руда встречается во многих минеральных формах (гематит, магнетит, гетит, лимонит или сидерит), и для всех них существуют специальные требования к анализу. Плавка бората с анализом XRF – это наиболее надежная технология для проведения элементного анализа (значительные и малые элементы) в комплексной минерализации, которая позволяет получить особо точные результаты по образцам железной руды. Этот метод не подходит для анализа материалов с высоким содержанием сульфида (>1%).

XRF78S

Плавка бората с анализом XRF для значительных элементов – Al2O3, CaO, Cr2O3, K2O, MgO, MnO, Na2O, P2O5, Fe2O3, SiO2, TiO2, V2O5, SUM, LOI и S как SO3 и малые – As, Ba, Cl, Co,
Cu, Ni, Pb, Sn, Sr, Ta, V, Zn, Zr
Доступно только в некоторых местоположениях.

Анализ никеленосного латерита

ICP90B
Сплавление пероксида натрия/ICP-AES – пакет никель латерит (включает высыхание при 105°C в течении 8 часов)
Элемент Предел Элемент Предел Элемент Предел
Al2O3 0,01 – 25% Fe2O3 0,01 – 30% P2O5 0,01 – 25%
CaO 0,1 – 35% K2O 0,01 – 25%
SiO2
0,01 – 25%
Cr 0,01 – 10% Оксид магния (MgO) 0,01 – 30% TiO2 0,01 – 25%
Co 0,01 – 10% MnO 0,01 – 10%
Cu 0,01 – 10% Ni 0,01 – 10%

Специалисты по геохимии компании SGS выполняют качественный и быстрый анализ различных элементов во многих типах матриц образцов на любом этапе вашего проекта. Специалисты нашей компании являются приверженцами передовых технологий, и эта приверженность обеспечивает возможность оказывать услуги по произведению эталонных тестов нашим клиентам.

Железо-никель-кремний-кислородное ядро Земли – Троицкий вариант — Наука

Рис. 1. Согласно современным представлениям, Земля образовалась при аккреции планетезималей хондритового состава. В результате их столкновения, а также возникающего гравитационного разогрева наша планета прошла стадию магматического океана. Согласно одностадийной модели, из этого океана магмы выделялись капли железа, которые из за своего веса тонули – оказывались на дне океана, где, собираясь в тяжелые диапиры, быстро опускались к центру Земли, формируя ядро. Рисунок заимствован из статьи (1).

Чтобы состыковать наблюдаемые данные о плотности ядра Земли с расчетными данными для чистого железа, необходимо, чтобы кроме ~5% никеля в нем присутствовало от 5 до 15% каких-то еще более легких элементов. Роль основных кандидатов традиционно отводится водороду, углероду, азоту, кислороду, магнию, кремнию и сере. Однако вопрос, в какой пропорции эти элементы входят в ядро, остается остро дискуссионным. Так, например, в статье [1], используя экспериментальные данные о распределении различных элементов между силикатами и железом, был сделан вывод, что наибольшее соответствие одностадийной модели образования ядра (рис. 1) достигается, если в ядре присутствует от 2 до 6% кислорода. При этом отмечается, что такого количества кислорода по-прежнему недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемый дефицит массы ядра.

Другим широко распространенным подходом является кос-мохимический подход. Если допустить, что валовый состав Земли соответствует хондритам, то, сравнивая их состав с составом земных пород, слагающих силикатную оболочку, можно рассчитать и состав ядра. Используя этот поход, команде физиков и геологов из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе (University of California Los Angeles) удалось оценить, что в ядре должно присутствовать существенное количество кремния [2].

Рис. 2. Содержание кремния в железном ядре, рассчитанное исходя из различия в изотопном составе между породами Земли и хондритовыми метеоритами, а также температуры формирования ядра. Рисунок заимствован из статьи (2).

В качестве материала для исследования авторы статьи [2] взяли два метеорита — Mount Egerton и Norton County, относящихся к особому типу метеоритов — аубритам, формирование которых связано с плавлением энстатитовых хондри-тов при высокой температуре. Энстатитовые хондриты в свою очередь часто рассматриваются как исходный строительный материал Земли из-за близкого изотопного состава кислорода и отношения металлов к кремнию. Иными словами, аубриты можно рассматривать как аналоги силикатной оболочки Земли. Для сравнения с Землей анализировался также изотопный состав кремния в оливинах из мантийных пород — перидотитов.

В работе [2] были измерены отношения 30Si/28Si в силикатных минералах аубритов и в кремнии внутри металлов, преимущественно минерале камаси-те (Fe, Ni), чтобы подтвердить, что фракционирование изотопов кремния зависит от температуры. Затем, используя новые данные о различии 30Si/28Si в кремнии силикатных минералов и металлов, а также опубликованные и собственные данные об изотопном составе кремния в силикатных минералах хондритов и в земных породах, авторы работы [2] рассчитали, сколько кремния может находиться в ядре Земли. При температуре (3000 К) равновесного разделения железа, слагающего ядро, и силикатной оболочки Земли космохими-ческий подход указывает на то, что в ядре может содержаться от 6 до 25% кремния (рис. 2).

В определении различия в изотопных отношениях кремния между силикатной оболочкой Земли и ее исходным строительным материалом (хондритами) остаются большие неопределенности. Равно как и оценки температуры, при которой происходило выделение железа на стадии формирования ядра, остаются зависимыми от ряда допущений. Однако несомненным является тот факт, что в железном ядре Земли наряду с никелем присутствует сопоставимое количество кремния, а ранее было показано, что и кислорода. Так что, может быть, уже пора привыкать называть ядро не железо-никелевым, а железо-никель-кремний-кислородным.

Алексей Иванов

1. Corgne A., Siebert J., Badro J. Oxygen as a light element: a solution to single-stage core formation. Earth and Planetary Science Letters, 2009, v. 288, p. 108-114.

2. Ziegler K., Young E.D., Schauble E.A., Wasson T.J. Metal-silicate isotope fractionation in enstatite meteorites and constraints on Earth’s core formation. Earth and Planetary Science Letters, 2010, doi: 10.1016/j.epsl.2010.04.030

Цифра:

Число занятых в научно технологическом (S&E, science and engineering) секторе США в 2008 г. достигло 5,8 млн человек. Занятые в этом секторе составляют в настоящее время 4,3% от всех занятых в стране, и эта цифра доходит до 7 15% всей рабочей силы в крупных метрополисах с высокой концентрацией S&E работодателей. С 2004 по 2008 г. занятость в разных профессиях росла в США в среднем на 1,3% ежегодно. Однако аналогичный рост в научно технологическом секторе достиг 3,3%, или 2,3% для всех профессий STEM (science, technology, engineering, mathematics). При медианной зарплате в стране в 2008 г. на уровне $32.390 в год она составляла $72.940 для S&E профессий и $69.570 для STEM профессий.

А. К.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Никель – Продукция – Норникель

ОАО «Кольская ГМК»

ПНК-УТ1, УТ2, УТ3, УТ3 ПМ, УТ4, Л6,8

  • Порошковая металлургия
  • Сварочные электроды
  • Химическая промышленностьоi>

ПНК-УТ3 ХП (ХПЛ)

  • Химическая промышленность

ПНК-УТ1 3,0-3,5

ПНК-УТ2 2,51-2,99

ПНК-УТ3 1,91-2,50

ПНК-УТ3 ПМ 1,91-2,60

ПНК-УТ3 ХП 1,91-2,60

ПНК-УТЗ ХПЛ 1,60-2,60

ПНК-УТ4 1,41-1,90

ПНК-Л6 0,81-1,00

ПНК-Л8 0,45-0,60

ПНК-УТ1 5,0-10,0 <20 80% min

ПНК-УТ2 3,5-9,0 <20 80% min

ПНК-УТ3 3,0-6,0 <20, 80% min

ПНК-УТ3-ПМ 3,0-6,0 <11,4 50% min, <120 99,99% min

ПНК-УТ3-ХП 2,0-6,0 <20 50% min

ПНК-УТЗ-ХПЛ 1,5-6,0 <20 50% min

ПНК-УТ4 1,0-4,5<20 80% min

ПНК-Л6 0,8-3,0 <20 85% min

ПНК-Л8 0,6-2,5 <20 85% min

Описание:
ПНК-УT1, ПНК-УТ2, ПНК-УТ3, ПНК-УТ4 в полиэтиленовых бочках

Объем бочки:
48 и 65 л

Вес бочки:
75-100 кг

Описание:
ПНК-Л6, ПНК-Л8 в полиэтиленовых бочках

Объем бочки:
48 и 65 л

Вес бочки:
50-75 кг

Астрономы неожиданно нашли в кометах никель и железо

Новое исследование группы бельгийских астрономов, использовавших данные, полученные на Очень Большом телескопе Европейской Южной обсерватории (VLT ESO), показало, что в атмосферах комет Солнечной системы, даже тех из них, которые находятся далеко от Солнца, присутствуют железо и никель. Другое исследование, выполненное группой астрономов из Польши (они тоже пользовались данными ESО), говорит о том, что пары́ никеля присутствуют и в составе ледяной межзвездной кометы 2I/Borisov. Это первое обнаружение тяжёлых металлов, обычно ассоциирующихся с горячими средами, в холодных атмосферах далеких комет. О полученных результатах сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.

«Было большим сюрпризом зарегистрировать атомы железа и никеля в атмосферах всех комет, наблюдавшихся нами за последние два десятилетия — а было их около двадцати, — и даже в тех из них, которые находятся вдали от Солнца в холодной космической среде», — говорит Жан Манфруа (Jean Manfroid) из Льежского университета, который руководил новым исследованием комет Солнечной системы, опубликованным в журнале Nature.

Астрономы знают о существовании тяжелых металлов в пылевых и каменных недрах комет. Но, так как твёрдые металлы обычно не переходят в газообразное состояние при низких температурах, их не ожидали обнаружить в атмосферах холодных комет, удаляющихся на большие расстояния от Солнца. Теперь же пары никеля и железа зарегистрированы даже в кометах, наблюдавшихся на расстояниях более 480 миллионов километров от Солнца, что более чем втрое превышает расстояние от Земли до Солнца.

Анализ кометных атмосфер при различных расстояниях комет от Солнца группа выполнила, используя данные, полученные при помощи эшелле-спектрографа ультрафиолетового и видимого диапазона UVES, смонтированного на телескопе VLT ESO. Бельгийские астрономы заметили слабые неидентифицированные спектральные линии в спектрах, полученных приемником UVES. При внимательном рассмотрении выяснилось, что эти линии говорят о присутствии нейтральных атомов железа и никеля. Эти тяжелые элементы было так трудно отождествить потому, что они присутствуют в кометных атмосферах в очень малых количествах: по оценке исследователей, на каждые 100 кг воды там приходится всего 1 г железа и примерно столько же никеля.

Бельгийские исследователи нашли железо и никель в атмосферах комет в примерно равных количествах. «Обычно в атмосферах комет в 10 раз больше железа, чем никеля, а здесь мы нашли примерно одинаковые количества этих металлов. Мы пришли к выводу, что дело, возможно, в том, что на поверхности ядер этих комет есть некое вещество, сублимирующее при довольно низких температурах и содержащее железо и никель примерно в одинаковых количествах», — объясняет Дамьен Хутцемекерс (Damien Hutsemékers) из Льежского университета.

В другой работе, также опубликованной в Nature, показано, что тяжелые металлы присутствуют и в атмосфере межзвездной кометы 2I/Borisov. Группа польских астрономов наблюдала этот объект, первую зарегистрированную в Солнечной системе комету, пришедшую из межзвездного пространства, со спектрографом X-shooter на телескопе ESO VLT примерно полтора года назад и обнаружила в холодной атмосфере кометы 2I/Borisov газообразный никель.

«Сначала мы никак не могли поверить, что атомарный никель может присутствовать в атмосфере кометы 2I/Borisov на таком большом расстоянии от Солнца. Мы многократно тестировали и проверяли наши результаты, прежде, чем убедились в их надёжности», — говорит один из авторов работы Пётр Гузик (Piotr Guzik) из Ягеллонского университета. Эта находка выглядит такой неожиданной потому, что до публикуемых сегодня двух работ пары тяжелых металлов наблюдались только в горячих средах, таких, как атмосферы очень горячих экзопланет или испаряющихся комет, проходящих в непосредственной близости к Солнцу. Комета 2I/Borisov наблюдалась, когда она находилась на расстоянии около 300 миллионов километров от Солнца, то есть примерно вдвое дальше, чем Земля.

Nickel Iron Battery – обзор

1.1 Свинцово-кислотные аккумуляторы в автомобилях: все еще достаточно хорошо?

На заре автомобилестроения не было ясно, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) будут доминирующей двигательной технологией в грядущем столетии. В первое десятилетие двадцатого века аккумуляторные электромобили (BEV) быстро превзошли по продажам первые автомобили с паровым двигателем. Примерно в 1900 году молодые инженеры, такие как Фердинанд Порше, работавший на заводе по производству карет Lohner, разработали электромобили, приводимые в движение свинцово-кислотными аккумуляторами.Чтобы преодолеть ограничение диапазона и потерю веса перезаряжаемого аккумулятора, следующая разработка Porsche, Lohner-Porsche Mixte (1902 г.), была первым в мире серийным гибридом, который добавил двигатель Daimler и электрический генератор к двигателям ступиц колес и уменьшенным в размерах. аккумулятор. С экономической точки зрения эта концепция страдала от высокой стоимости двух трансмиссий и оставалась роскошным нишевым продуктом.

В ближайшие два десятилетия с 1910 по 1930 годы бензиновые (и дизельные) автомобили (ICEV) быстро завоевали долю рынка.Отчасти это произошло из-за низкой цены, большого количества и высокой удельной энергии топлива, производимого из бензина. Другими важными факторами успеха были некоторые технологические инновации, которые повысили комфорт и надежность ICEV и могут рассматриваться как введение минимальной электрификации. Ручной запуск стал ненужным после появления электродвигателей стартера (Cadillac, 1912), а магнитное зажигание было заменено более дешевым аккумуляторным зажиганием (Bosch, 1925), которое требовало электрического генератора и аккумуляторной батареи.Когда электричество стало доступно, были электрифицированы и другие компоненты, такие как фары и дворники. Пионеры массового производства автомобилей, такие как Генри Форд, продолжали строить экспериментальные BEV (в данном случае, используя железо-никелевый аккумулятор Эдисона примерно в 1913 году, чтобы сэкономить вес по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами), но не смогли найти коммерчески жизнеспособной альтернативы. к тому, что сейчас называется обычными силовыми агрегатами.

Впервые в истории автомобилестроения свинцово-кислотная технология пережила смену парадигмы как средство создания новой трансмиссии и функций обеспечения комфорта.Радикальное сокращение тяговой батареи до батареи пускового освещения-зажигания (SLI) позволило свести к минимуму ее вес. Другие электрохимические системы хранения, хотя и превосходят по удельной энергии, не могут конкурировать с точки зрения надежности работы, простого управления и, как правило, стоимости. Более высокие требования к крутящему моменту коленчатого вала двигателя и дополнительные электрические функции, такие как зажигание топлива, помощь при рулевом управлении и торможении, а также подогрев сидений, по-прежнему выполняются в основном той же системой электропитания, при этом напряжение системы удвоилось до 12 В в 1960-х годах, а генераторы переменного тока генерировали более высокий КПД, чем генератор. ранние машины постоянного тока.Подобно генераторам и стартерам, аккумуляторы SLI превратились в широко стандартизированный товарный компонент. Технологический прогресс все еще имеет место с полиэтиленовыми сепараторами, полипропиленовыми контейнерами, решетчатыми сплавами, не содержащими сурьмы, и абсорбционными стекломатами (AGM), и это лишь некоторые из них. Там, где это было необходимо, применялись инновации, чтобы идти в ногу с растущими требованиями к долговечности и надежности автомобилей. Не менее важным и часто упускаемым из виду движущим фактором инноваций в свинцово-кислотных технологиях является снижение затрат, которое привело к оптимизации многих процессов, из которых непрерывное производство пластин, вероятно, является самым последним достижением в этой технологии.

Спустя столетие, когда годовой объем мирового производства превысил 67 миллионов автомобилей и 22 миллиона коммерческих автомобилей, общественный спрос на ограничение потребления бензина и выбросов углекислого газа (CO 2 ) стал основным двигателем развития автомобилестроения. Новые технологии электродвигателей и силовая электроника, а также конфигурации гибридных силовых агрегатов с параллельной и разделенной мощностью позволили сократить экономические и производственные недостатки аккумуляторно-электрических и гибридно-электрических силовых агрегатов.Никель-металл-гидридные (NiMH), а в последнее время и литий-ионные аккумуляторные технологии начали массовое производство для гибридных и электромобилей.

Параллельно электрифицировано множество функций комфорта и безопасности, не только, но и нацеленных на автономное вождение. Такие новые электрические функции требуют новых уровней пиковой мощности, качества напряжения и пропускной способности заряда. Кроме того, для таких приложений необходимо разработать концепции надежности и безопасности системы электропитания в целом, что окажет значительное влияние на требования к системе хранения.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов, а также для аккумуляторных батарей и свинцовой отрасли, стоящих за ними, как растущие требования, так и становление конкурентоспособных технологий представляют собой серьезные проблемы. Сможет ли свинцово-кислотная компания защитить свое лидирующее положение в качестве «накопителя» в 12-вольтовой электрической системе, которая все еще присутствует в гибридных и электрических автомобилях? Будет ли у него даже возможность перейти на следующий более высокий уровень электрификации трансмиссии в виде привлекательной по цене 48-вольтовой батареи? При приведении к размеру батареи рабочие циклы элементов для умеренно-гибридных аккумуляторов на 48 В и полногибридных аккумуляторов на напряжение> 200 В очень похожи.Разве эта функция не откроет новое поле для конкуренции с литий-ионными аккумуляторами в устоявшемся бизнесе по производству гибридных тяговых аккумуляторов?

В обозримом будущем (обычно от 5 до 10 лет в автомобильном бизнесе) на рынке будут конкурировать различные концепции электрификации силовых агрегатов, а также высокопроизводительные системы электропитания. Многие из них сначала будут представлены в премиальных сегментах, например, литий-ионные аккумуляторы заменят свинцово-кислотные SLI-аккумуляторы в роскошных спортивных автомобилях, в то время как все еще не ясно, какие концепции вырастут или даже возьмут на себя большинство основных автомобильных производства, даже на развивающихся рынках с самыми высокими темпами роста, но самой высокой чувствительностью к затратам.Однако можно быть уверенным в двух вещах, а именно: (1) интерес к технологиям электрохимического накопления для автомобилей будет оставаться высоким, и (2) свинцово-кислотный анализ будет по-прежнему сравниваться с альтернативными технологиями для самых разнообразных сценариев применения. На рис. 1.1 показан один из немногих рыночных прогнозов, опубликованных в последнее время, в данном случае поставщиком аккумуляторов.

Рисунок 1.1. Ожидаемые рыночные доли микрогибридных автомобилей и более высокие уровни электрификации в Европе, Северной Америке и Китае вместе взятые.

Перепечатано из H. Budde-Meiwes, Dynamic Charge Acceptance of Lead-Acid Battery for Micro-Hybrid Automotive Applications, Aachen, 2016, как исправленное графическое представление данных К. Розенкранца, Д. Вебера, Дж. Альберса, в: Advanced Automotive Battery Conf., AABC Europe, Mainz, 2016.

Во всех этих случаях потребуется взаимопонимание между разработчиками аккумуляторов и автомобильными инженерами. Для автомобильных инженеров это означает каскадирование целевых показателей транспортных средств на уровне системы и подсистемы в соответствии с требованиями к компонентам аккумуляторной батареи, теперь часто таким образом, чтобы не наносить явного ущерба выбору технологии.Для разработчиков свинцово-кислотных аккумуляторов это означает раннее понимание грядущих потребностей автомобильной промышленности, проведение честного анализа пробелов, поиск экономически жизнеспособных технологических решений, где это возможно, и предотвращение того, чтобы их компания и их отрасль тратили время и деньги на невозможное. Чтобы защитить свой основной бизнес по производству автомобильных аккумуляторов на 12 В, это должно будет включать новые совместные способы демонстрации осуществимости и разработки стандартных тестов для сравнительного анализа технологий, причем все это должно быть ориентировано на клиентов.

В этой главе описывается взаимосвязь между двумя мирами производителей автомобилей и аккумуляторов. Он начинается с описания общих требований к жизненному циклу автомобильной продукции, начиная с процесса разработки и проверки, включая управление качеством и переработку.

Никель-железные (Ni-Fe) аккумуляторы – Iron Edison Battery Company

Описание

История: никель-железные аккумуляторы имеют более чем 100-летний рекорд

Томас Эдисон запатентовал и произвел железно-никелевые аккумуляторы в начале 1900-х годов, разработав их для быть «намного лучше, чем батареи, использующие свинцовые пластины и кислоту».Никель-железные батареи были использованы в самом первом электромобиле в начале 1910-х годов. Несмотря на то, что они не были приняты в качестве пусковой батареи для двигателей внутреннего сгорания во время зарождения автомобиля, они нашли свою нишу в многочисленных применениях для железных дорог, вилочных погрузчиков и резервных источников питания на протяжении всего 20 века. Никель-железные батареи переживают второе рождение в 21 веке для возобновляемых источников энергии благодаря их невероятно долгому сроку службы и прочным и долговечным качествам. Iron Edison гордится тем, что является ведущим поставщиком никель-железных аккумуляторов в Северной Америке!

Лучшие инвестиции в накопление энергии: 10% – 35% от стоимости других вариантов аккумуляторов!

Никель-железные батареи имеют самую низкую совокупную стоимость владения среди ЛЮБОЙ химии батарей, доступных сегодня!

Никель-железные батареи, амортизируемые в течение срока службы батареи, стоят всего 9 центов за полезный кВтч! Это ниже, чем у большинства тарифов на электроэнергию! Большинство свинцово-кислотных аккумуляторов стоят от 25 до 80 центов за полезный киловатт-час.[Закупочная цена ÷ (полезная емкость × срок службы)]

Самый продолжительный срок службы: более 30 лет надежного обслуживания

Ожидаемый срок службы более 30 лет на самом деле является занижением для никель-железных батарей. Поскольку в никелево-железных батареях используются никелевые пластины и щелочной электролит, они не испытывают деградации пластины и короткого срока службы свинцовой пластины в кислоте. Часто можно увидеть, что никель-железные батареи возрастом более 50 лет все еще используются сегодня, некоторые из них относятся к 1940-м годам!

10-летняя гарантия является стандартной для всех никель-железных аккумуляторов Iron Edison.

Наибольшая полезная емкость: 80% глубина разряда

В отличие от большинства других химикатов батарей, на срок службы никель-железных батарей НЕ влияет глубина разряда батареи. Вот почему вы можете разряжать никель-железный аккумулятор до 80% ЕЖЕДНЕВНО и при этом получать от этого аккумулятора более 30 лет жизни!

Самый прочный: возможность перезарядки / разрядки и допуски экстремальных температур

Общеизвестно, что однократный переразряд свинцово-кислотного аккумулятора катастрофически сокращает срок его службы.На самом деле это относится к большинству химикатов батарей, но не к железно-никелевым батареям! Разряд никель-железных аккумуляторов на 80% или более не повлияет отрицательно на ожидаемый срок их службы, поэтому они могут разряжаться таким образом каждый день и при этом обеспечивать десятилетия беспроблемного обслуживания.

Никель-железные батареи также могут выдерживать избыточную зарядку, не влияя на их ожидаемый срок службы. Никель-железные батареи работают лучше всего, когда они интенсивно заряжены (скорость заряда C / 4 или выше), что делает их оптимальными для солнечных батарей, поскольку они могут быть полностью заряжены за 4 часа!

Большинство аккумуляторов не любят экстремальных температур … кроме никель-железных аккумуляторов.Благодаря диапазону рабочих температур от -22 до + 140F (от -30 до + 60C), Nickel Iron обеспечивает бесперебойную работу в экстремальных холодных и жарких условиях. Никель-железные батареи – от джунглей Центральной Америки до Северного полярного круга – обеспечивают потребителей надежным хранилищем энергии там, где другие батареи не справляются.

Совместимость:

Никель-железные батареи совместимы с большинством качественных аккумуляторных инверторов и солнечных зарядных устройств, представленных сегодня на рынке. Никель-железные батареи, использующие стандартные для отрасли конфигурации на 12, 24 и 48 В, хорошо работают с продуктами от MidNite Solar, Magnum Energy, Schneider Electric, Outback Power и SMA и это лишь некоторые из них.Если ваше солнечное зарядное устройство или аккумуляторный инвертор поддерживает настраиваемые параметры заряда, он, скорее всего, будет хорошо работать с никель-железным аккумулятором. Зарядные устройства и аккумуляторные инверторы, разработанные исключительно для свинцово-кислотных аккумуляторов, также будут работать, но при полной зарядке никель-железных аккумуляторов могут возникнуть проблемы. Пожалуйста, свяжитесь с одним из опытных системных дизайнеров Iron Edison, чтобы подтвердить совместимость и размер.

Поддержка:

Команда американских отраслевых экспертов Iron Edison находится в вашем распоряжении как до продажи, так и на протяжении всего срока службы аккумулятора, чтобы убедиться, что вы получите максимальную производительность от вложенных в аккумулятор.Мы будем рады ответить на вопросы и дать совет по эксплуатации и оптимизации не только вашего аккумуляторного блока, но и всей вашей энергосистемы.

Архитектура:

Никель-железная батарея представляет собой одноэлементную батарею номиналом 1,2 В (рабочий диапазон 1,0 – 1,65 В). Эти элементы соединены последовательно для получения необходимого напряжения. Iron Edison предлагает готовые решения для никель-железных аккумуляторов в конфигурациях на 12 В (10 ячеек), 24 В (20 ячеек) и 48 В (40 ячеек). (Индивидуальные высоковольтные решения также доступны для коммерческих и коммунальных приложений).Никель-железные батареи Iron Edison доступны в размерах от 100 Ач до 1000 Ач с шагом 100 Ач.

В комплект вашей никель-железной аккумуляторной батареи входит соответствующее количество аккумуляторов, шин для последовательных соединений между батареями и другие аксессуары для обеспечения безопасности. Iron Edison настоятельно рекомендует использовать батарейный отсек, батарейный отсек и вентиляционный вентилятор, чтобы завершить последний аккумуляторный блок, который вы когда-либо купите!

Техническое обслуживание:

Никель-железные батареи – это залитые батареи, что означает минимальное обслуживание, которое им потребуется на протяжении всего срока службы.

Полив аккумуляторов каждые 1-3 месяца – это самая большая потребность в обслуживании. Электролиз происходит внутри батареи во время зарядки, что приводит к потере чистой воды в виде водорода и кислорода с выделением газов. Эту воду необходимо периодически заменять, добавляя в батареи дистиллированную воду. Iron Edison предлагает несколько продуктов для полива из батарей, чтобы сделать этот процесс быстрее и проще, в том числе поливочную тележку и пистолет, деионизатор HydroPure для приготовления воды и систему полива Spider Single Point, которая одновременно заполняет до 20 аккумуляторов.

Уравнивание… НЕТ! В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-железные аккумуляторы не нужно регулярно выравнивать (хотя вы не повредите их, если это сделаете). На одну вещь меньше беспокоиться, если вы переходите со свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Проверка удельного веса… НЕ ТОЛЬКО! Щелочной электролит никель-железных аккумуляторов не меняется в зависимости от степени заряда аккумулятора, поэтому бывшим владельцам свинцово-кислотных аккумуляторов приходится на одну задачу меньше.

Батарейный шкаф необходим для никель-железных батарей.Во время зарядки никель-железных аккумуляторов выделяется водород, горючий газ, который может быть опасен, если его не устранить должным образом. Подобно батареям с другим химическим составом, аккумуляторная батарея из никель-железа должна быть установлена ​​в корпусе, который будет должным образом улавливать и выводить этот водород наружу. Никель-железные батареи также не должны находиться в одном воздушном пространстве с другой электроникой или возможными источниками возгорания.

Iron Edison рекомендует заменять электролит каждые 10 лет для оптимальной производительности и энергоемкости.Электроемкость никель-железных батарей со временем немного снизится из-за накопления карбонатов в электролите (обычно потери 1% в год). Замена электролита может восстановить эту потерю емкости.

Никелево-железные сплавы и мягкие магниты

МАТЕРИАЛЫ С НИЗКИМИ ПОТЕРЯМИ

Arnold PTM производит тонкокатаный сплав никеля и железа и магнитомягкие материалы, используемые для эффективного хранения и передачи энергии, в том числе инвар 36 для OLED-приложений.Никель-железные сплавы характеризуются относительно высокой проницаемостью и низкими потерями в сердечнике. Их общая высокая плотность потока насыщения означает высокоэффективное хранение и передачу энергии на низких и средних частотах.

Ключевые рынки и приложения

Наши прецизионные катаные никель-железные материалы используются в таких устройствах, как сердечники трансформаторов, тороиды, датчики, пластинки двигателей, пружины для часов, откидные клапаны и силовые пружины, а также в различных устройствах для защиты.

МАТЕРИАЛЫ И СОСТАВ (ВЕС,%)

Ni

Пн

Mn

Si

Fe

C

V

Nb

Co

Cr

Al

Ti

Инвар 36

36

0.6

0,4

Bal.

0.05

0.5

0,25

Молибденовый пермаллой

80.0

4,8

0,5

0.35

Bal.

Supermendur

49.0

2,0

49.0

Permendur

49.0

2,0

49.0

Сплав 43

42.5

0,5

0.5

Bal.

0,03

5.25

0,5

2,5

Сплав 48

48.0

0,8

0.3

Bal. 1

0,05

0.25

0,1

Сплав 49

48.0

0,5

0.35

51,0

0,02

MuMETAL®

79.0–80,6

3,8–5,0

0,95

0.42

Bal. 2

0,03

1 П 0.025 макс; S 0,025 макс
2 P 0,02 макс; S 0,008 max
Для этих марок указано содержание фосфора и серы, поскольку они очень вредны для материала, если превышают максимальные значения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

Moly Permalloy имеет высокую магнитную проницаемость, подходящую для электромагнитного экранирования.

Supermendur и Permendur имеют высокую плотность магнитного потока, подходят для трансформаторов или дросселей.

Сплав 48 (Nilo 48) и Сплав 49 – никель-железные сплавы с контролируемым расширением, содержащие 48% никеля.Коэффициент теплового расширения сплава 48 (Nilo 48) соответствует мягкому свинцовому и натронно-известковому стеклу; поэтому сплав 48 в основном используется для уплотнения стекла по металлу в мягких стеклах типа свинца или натронной извести. Сплав 48 также используется для термостатов в промышленных приложениях до 840 F (450 C).

Сплав 49 имеет высокую проницаемость для использования в многослойных сердечниках для измерительных трансформаторов, магнитном экранировании и сердечниках для электронных и коммуникационных устройств, для которых чрезвычайно высокая проницаемость при низких силах намагничивания значительно повышает эффективность и действенность оборудования.Из-за своей высокой проницаемости он также использовался в сердечниках соленоидов в светочувствительных реле, которые должны срабатывать и реагировать на слабые токи, вызывающие низкие силы намагничивания.

MuMETAL ® имеет чрезвычайно высокую начальную проницаемость. Он умеренно устойчив к влаге и атмосферной коррозии. Мю-металл, используемый в сердечниках трансформаторов, широко используется для защиты электрических компонентов от магнитных полей.

ДОСТУПНЫ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ТОЛЩИНЫ И ШИРИНЫ

Толщина Максимальная ширина

0.01 ″ – 0,0004 ″ (0,254 – 0,0102 мм)

12,5 ″ (317,5 мм), свернутая кромка 12,0 ″ (304,8 мм) с кромкой с прорезью

0.00039 ″ – 0,00008 ″ (0,0099 – 0,0020 мм)

4,25 дюйма (107,95 мм), свернутая кромка 4,0 дюйма (101,6 мм) с кромкой с прорезью

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

Проницаемость при B = 20 Гаусс Максимальная проницаемость Плотность потока насыщения

Молибденовый пермаллой

20 000

100 000

8,700

MuMETAL®

20 000

100 000

6 500

Supermendur

800

4,500

24 000

Permendur

800

5 000

24 500

Сплав 48

4 000

50 000

16 000

Сплав 49

4 000

50 000

16 000

АРНОЛЬД УЛУЧШАЕТ ТЕСТОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Испытания высокочастотных материалов

ИЗМЕРЕНИЕ В МИКРОНАХ?

См. Справочную таблицу толщины материала

MuMETAL® – зарегистрированная торговая марка Magnetic Shield Corporation

Никель-железный аккумулятор

(промышленная серия) – Beyond Oil Solar

Преимущества никель-железных батарей перед свинцово-кислотными батареями

  • Более глубокая разгрузка
  • Больше удельной энергии при рекомендуемой глубине разряда
  • Больше объемной плотности энергии при рекомендуемой глубине разряда
  • Возможность более высокой скорости зарядки
  • Значительно более длительный срок службы
  • Намного более длительный срок хранения
  • Увеличенный срок службы поплавковой зарядки
  • Более высокий КПД
  • Более высокая максимальная рабочая температура (кондиционер не требуется)
  • Более высокая температура безопасного хранения
  • Без свинца
  • Без содержания кислоты

Никель-железные батареи промышленной серии импортируются с одного из крупнейших аккумуляторных заводов в мире, расположенного в провинции Сычуань на западе Китая.Это производственное предприятие занимается производством аккумуляторов с 1971 года и известно производством аккумуляторов высочайшего качества.

Эти батареи должны поставляться как Hazmat с установленным электролитом.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать стоимость доставки. (Транспортный класс – UN2795, класс 8.)

[час]

Краткая история NiFe батареи

Последний аккумулятор, который вы когда-нибудь купите?

Более века назад Томас Эдисон нашел конструкцию батареи, которую он считал почти идеальной.Сегодня никель-железные батареи (NiFe) имеют обновленную версию, которая специально изготавливается для автономных систем и систем возобновляемой энергии.

Никель-железная батарея с многоразовым щелочным электролитом имеет большую емкость (до 48 киловатт-часов) для систем на 12, 24 или 48 вольт. Этот почти неразрушимый аккумулятор может быть разряжен до 80% без каких-либо повреждений.

Некоторые батареи Эдисона все еще работают. При ожидаемом сроке службы 30 лет электролит можно заменить, и аккумулятор будет работать еще 30 лет.Гидроксид калия – это электролит, который Эдисон использовал за 25 лет работы. Добавление гидроксида лития увеличивает ожидаемый срок эксплуатации еще на 5 лет.

Как работают NiFe батареи

Каждая группа из 10 ячеек по 1,2 В составляет модуль на 12 В. Несколько батарей могут быть подключены последовательно и параллельно для получения более высоких напряжений и большей емкости в ампер-часах.

Способность выдерживать частые циклы обусловлена ​​низкой растворимостью реагентов в электролите.В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, пластины аккумулятора NIFe не растворяются в щелочном электролите. Сульфатации нет, потому что пластины не меняют свое состояние.

Сравнение свинцово-кислотных и железно-никелевых аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы чувствительны к повреждению при температурах выше 80F и ниже 32F. Несущая конструкция свинцово-кислотной батареи может расплавиться при более высоких температурах. Никель-железные батареи имеют стальную конструкцию. Никелевые и железные пластины никогда не растворяются в электролите; они всегда остаются в своей твердой металлической форме.Низкие температуры могут снизить производительность, но когда аккумулятор снова нагреется, потери емкости никогда не произойдет.

Использование никелевого железа для автономных нужд или хранения возобновляемой энергии – отличная идея. Никель-железные аккумуляторные системы, значительно превышающие 7-летний жизненный цикл своих свинцово-кислотных аналогов, быстро становятся экологически чувствительным выбором для автономных и возобновляемых источников энергии.

Важно сравнить доступные ампер-часы этих батарей с ампер-часами свинцово-кислотных аккумуляторов.

Свинцово-кислотный аккумулятор позволяет разрядить только 20–30% общей емкости аккумулятора, чтобы обеспечить срок службы батареи 5 лет. Это означает завышение размеров свинцово-кислотной батареи, что вызывает проблемы с количеством параллельных цепочек и с наличием подходящих входов для подзарядки огромной батареи.

Философия дизайна

Мы рекомендуем сбалансированную систему, которая включает в себя аккумулятор, который можно зарядить за один день с дополнительной мощностью, чтобы ваши нагрузки продолжали работать в одно и то же время.

В качестве примера сравните железно-никелевый аккумулятор со свинцово-кислотным аккумулятором на 24 В, 1200 ампер-час, с рекомендуемой глубиной разряда 30%.Свинцово-кислотная батарея обеспечит доступную емкость 360 ампер-часов. Максимум 600 ампер-часов будет доступно при разряде до 50%. Эта 50% -ная степень разряда сокращает срок службы свинцово-кислотной батареи до менее 5 лет. Чтобы достичь такой же емкости с никелевым железом, мы рекомендуем Ni-Fe аккумулятор емкостью 500-600 Ач. Ячейки меньшего размера на 500 Ач будет достаточно, и она обеспечит 350 Ач при глубине разряда 70%. Ячейки на 600 Ач было бы более чем достаточно, и она предлагает большую емкость электролита, чем размер ячейки 500 Ач.

В этом примере ячейка 600 Ач будет предлагать 480 Ач доступной емкости с 80% DOD и 300 Ач при 50% DOD.

Электройт

Щелочной электролит в никелево-железных батареях серии США представляет собой формулу, запатентованную Encell, которая состоит из КОН (гидроксид калия) и LIOH (гидроксид лития). Эта новая смесь электролитов обеспечит более 11000 циклов, прежде чем потребуется обновление электролита. Другими словами, эта батарея может проработать 30 лет, прежде чем потребуется замена электролита.Комбинированный раствор гидроксида калия и гидроксида лития улучшает характеристики батарей (например, срок службы, энергоэффективность, широкий диапазон рабочих температур).

Различные стандартные концентрации электролита позволяют NiFe батарее работать в диапазоне температур от -4F до 140F, что позволяет батарее выдерживать большие колебания температуры, которые существуют в некоторых удаленных регионах.

Химические реакции при зарядке аккумуляторной батареи Эдисона:

1.Окисление от более низкого к более высокому оксиду никеля в положительной пластине.

2. Восстановление оксида двухвалентного железа до металлического железа в отрицательной пластине. Окисление и восстановление осуществляются кислородом и водородом, высвобождаемыми на соответствующих полюсах в результате электролитического разложения воды во время заряда. Таким образом, зарядка положительной пластины – это просто процесс увеличения доли кислорода в никеле.

Зарядка

Действие, которое происходит в элементе Эдисона как при зарядке, так и при разрядке, представляет собой перенос кислорода от одного электрода к другому или от одной группы пластин к другой.Это называется уравнением заряда кислородного подъема. В заряженном элементе активный материал положительной пластины переокислен (никель III, оксид-гидроксид), а активный материал отрицательных пластин FE (Oh3) находится в губчатом или раскисленном состоянии.

Скорость заряда никель-железной батареи может достигать C / 5. Это емкость аккумулятора X5 в ампер-часах. Для аккумулятора на 500 Ач показатель C / 1 составляет 500/5 или 100 А / час зарядного тока. Вы можете заряжать аккумулятор с помощью любого MPPT или большинства контроллеров заряда PWM и достигать определенного зарядного напряжения.

Никель-железная батарея способна выдерживать ускоренный заряд, и эти кратковременные высокоскоростные заряды могут выполняться при условии, что температура электролита не превышает 115 градусов по Фаренгейту. Эти короткие заряды очень эффективны и не вызывают травм. Скорости, в три раза превышающие нормальные, могут использоваться в течение 30 минут, и это обычно делается с помощью генератора. Обычно батарея заряжается до 1,65 В на элемент. С батареей номиналом 12 В мы обычно используем 10 X 1.2-вольтовые ячейки. При зарядке этот 12-вольтовый аккумулятор должен достигать напряжения 16,5 вольт.

При работе с определенными инверторами можно последовательно использовать на одну ячейку меньше. Это позволяет достичь более высоких напряжений на ячейку, не выходя за пределы инвертора. Учитывая, что NiFe аккумуляторы работают до 118% от номинальной емкости, номинальные потери одного элемента не влияют на общую емкость.

Эти клетки любят работать. Заряжайте их и сильно толкайте батареи тяжелой нагрузкой.Вы обнаружите, что аккумулятор будет работать лучше при интенсивном использовании, чем если вы оставите его в плавающем состоянии.

Разряд

При разряде положительных пластин раскисляется, и кислород с его естественным сродством к железу переходит к отрицательным пластинам, окисляя их. Допускается непрерывная разрядка до 25% выше нормы. Это будет в C4. Иногда и в течение коротких периодов времени может быть достигнута скорость до 6 раз выше нормы. Нормальным был бы С / 1.

Уход и техническое обслуживание

Никелево-железные батареи действительно обесцвечиваются, и они теряют заряд, когда не используются.Свинцово-кислотные батареи также имеют каландровое выцветание; однако свинцово-кислотные батареи не восстанавливаются, если напряжение слишком часто становится слишком низким. Никелевое железо полностью восстанавливается после небольшой глубины разряда, и батареи хорошо работают при ежедневном использовании. Батареи время от времени необходимо поливать дистиллированной водой.

Доставка

Эти батареи должны поставляться как Hazmat с установленным электролитом.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать стоимость доставки. (Транспортный класс – UN2795, класс 8.)

Никель-железная батарея Технические характеристики промышленной серии

Обновленная гарантия на никель-железные батареи
[ч]

Никелевые сплавы | Институт никеля

  • Никель кованый

    Чистый никель UNS N02200 используется в химической промышленности из-за его коррозионной стойкости, особенно к щелочам. Он также используется благодаря своим свойствам для защиты от электромагнитных помех и в преобразователях.

  • Никель-железные сплавы

    Они используются в качестве магнитомягких материалов, в качестве уплотнений стекло-металл и в качестве материалов с определенными свойствами теплового расширения.
    Invar® (UNS K93600), содержащий 36% никеля и остальное железо, уникален тем, что имеет почти нулевой коэффициент теплового расширения при комнатной температуре. Это делает его ценным там, где требуется высокая стабильность размеров, например, в прецизионных измерительных приборах и стержнях термостатов. Он также используется при криогенных температурах из-за очень низкой скорости теплового расширения.
    Сплавы, содержащие 72-83% никеля, обладают лучшими магнитомягкими свойствами и используются в трансформаторах, индукторах, магнитных усилителях, магнитных экранах и запоминающих устройствах.

  • Никель-медные сплавы

    Они обладают высокой устойчивостью к коррозии под действием щелочных растворов, неокисляющих солей и морской воды. Самый известный из них – сплав 400.

  • Никель-молибденовые сплавы

    Они обладают высокой устойчивостью к восстанавливающим кислотам в отсутствие окисляющих ионов, таких как трехвалентное и двухвалентное железо или растворенный кислород.Наиболее известен сплав Б-2.

  • Никель-хромовые сплавы

    Они характеризуются высокой устойчивостью к коррозии как при нормальных, так и при высоких температурах (устойчивость к образованию накипи), хорошей жаропрочностью и высоким электрическим сопротивлением. Выделяют три основные группы сплавов:

    • Сплавы Ni-Cr (а также Ni-Cr-Fe) с высоким электрическим сопротивлением для нагревательных элементов, такие как 70-30 (UNS N06008) и C-Grade (UNS N06004)
    • Сплавы Ni-Cr (с Fe и другими легирующими элементами) с хорошей коррозионной стойкостью.Наиболее известны сплав 600 (UNS N06600) и сплав 601 (UNS N06601)
    • .
    • Сплавы Ni-Cr с жаропрочностью и сопротивлением ползучести, в основном упрочняемые старением, такие как Alloy X-750 (UNS N07750)
  • Сплавы никель-хром-железо

    В основном есть две группы сплавов:

    • Сплавы Ni – Cr – Fe с превосходной прочностью при высоких температурах и способностью противостоять окислению, науглероживанию и другим видам высокотемпературной коррозии.Наиболее известен сплав 800 (UNS N08800) и его варианты 800H (UNS N08810) и 800HT (UNS N08811). (Недавно эти сплавы были классифицированы как нержавеющие стали из-за высокого содержания Fe)
    • Сплавы Ni – Cr – Fe (с Mo и Cu) с превосходной коррозионной стойкостью в определенных областях применения. Вероятно, самым известным из них является сплав 825 (UNS N08825), который обладает исключительной стойкостью к серной кислоте. Сплав G-3 (UNS N06985) обеспечивает исключительную коррозионную стойкость к коммерческим фосфорным кислотам, а также ко многим комплексным растворам, содержащим сильно окисляющие кислоты.
  • Никель-хром-молибденовые сплавы

    Они обладают высокой устойчивостью к коррозии, из которых наиболее известен сплав C-276 (N10276). Они обладают исключительной стойкостью к восстанавливающим кислотам, таким как соляная и серная. На основе этой композиции существует ряд вариантов, в которых изменено содержание Cr и Mo и, в некоторых случаях, добавлены Cu или W, чтобы повысить коррозионную стойкость до условий, которые являются более окислительными или более восстановительными.К ним относятся сплав C-22 (N06022), сплав 59 (N08059), сплав C-2000 (UNS N06200) и сплав 686 (N06686).

  • Никель-хром-кобальтовые сплавы

    Добавление кобальта и молибдена придает сплаву 617 (UNS N06617) твердорастворное упрочнение и высокие уровни сопротивления ползучести. Добавление кобальта в HR-160 (N12160) обеспечивает исключительную стойкость к различным формам высокотемпературной коррозии, такой как сульфидирование и воздействие хлоридов как в восстановительной, так и в окислительной атмосфере.

  • Никель-титановые сплавы

    55% никель-титановый сплав (UNS N01555) (также известный как нитинол) обладает свойствами памяти формы. Формовавшись при одной температуре, а затем деформируясь при более низкой, он восстанавливает свою первоначальную форму при повторном нагреве. Температуру перехода можно регулировать путем тщательного контроля состава. Медицинские устройства и специализированные соединители – два из конкретных приложений.Этот же сплав также может претерпевать значительную упругую деформацию и по-прежнему возвращаться к своей первоначальной форме (сверхупругие свойства). Это свойство использовалось для таких разнообразных применений, как оправы для очков и амортизаторы, обеспечивающие сейсмоустойчивость в исторических каменных зданиях.

  • Медно-никелевые сплавы | Институт никеля

    Коррозионная стойкость

    Как и другие никельсодержащие сплавы, медно-никелевые сплавы 90-10 и 70-30 имеют защитную поверхностную пленку для поддержания их коррозионной стойкости.Однако они отличаются, потому что защитные пленки являются результатом реакции с самой морской водой, а не оксидной пленкой, образующейся на воздухе, и представляют собой сложную и слоистую смесь оксидов, хлоридов и гидроксихлоридов. Эти защитные поверхности первоначально образуются быстро, но будут развиваться в течение месяцев и лет, обеспечивая низкие скорости коррозии. Это означает, что краткосрочные результаты измерения скорости коррозии вводят в заблуждение. Также важно обеспечить, чтобы сплавы находились в соответствующих условиях морской воды во время первоначального воздействия, особенно во время ввода в эксплуатацию и гидроиспытаний.Это обеспечит надлежащую защиту поверхностных пленок.
    Медно-никелевые сплавы не подвержены точечной коррозии, вызванной хлоридом, щелевой коррозии или коррозионному растрескиванию под напряжением, что освобождает их от температурных ограничений, связанных с этими типами коррозии в нержавеющих сталях. Эти сплавы похожи на другие медные сплавы, поскольку сульфиды и аммиак могут влиять на поверхностные пленки. Сульфидная коррозия под напряжением и водородная хрупкость для этих сплавов не являются проблемой; однако сульфиды могут изменить природу защитной пленки, что приведет к питтингу и более высокой скорости коррозии.Поэтому следует избегать длительного воздействия загрязненной морской воды, содержащей сульфиды, или, в спокойных условиях, отложений, содержащих сульфатредуцирующие бактерии (SRB). В отличие от латунных сплавов, медно-никелевые сплавы демонстрируют высокую стойкость к растрескиванию под напряжением аммиака, что не является проблемой для морской воды, хотя присутствие аммиака может вызвать более высокую скорость коррозии.


    Поверхностная пленка может потерять свою прочность при воздействии высоких скоростей и турбулентных зон, что может вызвать эрозионную коррозию.Однако этот процесс хорошо изучен и в медно-никелевых сплавах происходит при более высоких расходах, чем в других медных сплавах. Важно придерживаться соответствующих рекомендаций. При правильном проектировании и эксплуатации следует избегать обстоятельств, которые увеличивают скорость, таких как частично дроссельные клапаны, изгибы под острым углом и препятствия в системах трубопроводов.
    Медно-никелевые сплавы занимают промежуточное положение в гальванической серии и обычно совместимы с другими медными сплавами. Они более благородны, чем сталь и алюминий, но могут преимущественно подвергаться коррозии при соединении с пассивными нержавеющими сталями, сплавами с высоким содержанием никеля и титаном.

    Литература по медно-никелевым сплавам | Институт никеля

    Подборка информационных документов из разных источников:

    Сплавы меди и никеля для защиты от брызг морских сооружений. К.А. Пауэлл и Х. Мишель. CDA Inc 2002. Контент предоставлен и с разрешения Copper Development Association, Inc. – Все права защищены.
    Два сплава преобладают для металлической оболочки в зоне заплеска морских сооружений, а именно: 65% Ni-Cu сплав 400 и 90-10 Cu-Ni.Первый применялся к ногам и подступенкам более 70 лет, а 90-10 применялся к ногам 40 лет назад. Это краткое изложение опыта с 2002 года до того времени.

    Аспекты биообрастания и коррозии корпусов судов, плакированных медно-никелевым покрытием. Л. Х. Бултон, К. А. Пауэлл и У. Б. Хадсон. Proceedings of Corrosion and Prevention ’99 Sydney 1999.
    В этом документе описывается 5-летнее исследование эксплуатационных испытаний и оценка приклеенной медно-никелевой фольги 90-10 на корпусах 2 коммерческих пассажирских паромов Новой Зеландии.

    Медные сплавы для морской среды. Публикация CDA UK 206. 2018
    Публикация CDA UK, которая включает обзор свойств медно-никелевой и никелево-алюминиевой бронзы и их применения в морской среде.

    Медные сплавы в морской воде: предотвращение коррозии Публикация CDA, Великобритания 225 R. Francis, 2018
    Публикация CDA, Великобритания, которая предоставляет рекомендации по проектированию оптимальных коррозионных характеристик преимущественно медно-никелевых соединений в системах трубопроводов морской воды.

    Справочник по применению медно-никелевых сплавов в морских системах. CDA Inc / Институт никеля. Технический отчет семинара 1992 г. 7044-1919, CDA Inc
    В этом сборнике из 6 документов 1992 г. содержится обширная информация, относящаяся к медно-никелевым сплавам, охватывающая общие коррозионные свойства и применение в системах с морской водой, конденсаторах и теплообменниках, опреснении и обшивке морских сооружений. и корпуса лодок.

    Медно-никелевые сплавы: свойства, обработка, применение 2002
    Английский перевод углубленного обзора Немецкого института меди (DKI), в котором подробно описаны свойства медно-никелевых сплавов.

    Kupfer-Nickel-Legierungen (на немецком языке) Публикация DKI i14 Германия 2021
    Обновление 2021 года вышеперечисленного, в настоящее время на немецком языке

    Скорость коррозии и выделения меди. Фулл Б., Пауэлл К. и Мишель Дж. Презентация Corrosion, 2013. Содержание предоставлено и с разрешения Copper Development Association, Inc. – Все права защищены. 15 различных международных сайтов.

    Опыт работы с трубами, водяными камерами и трубопроводами из медных сплавов на опреснительных установках MSF Тутхилл, А. Тодд, Б. Олдфилд, Дж. Документ № 73 Всемирный конгресс IDA по опреснению и повторному использованию воды, Мадрид, 1997 г.
    Обзор опыта, полученного при использовании медно-никелевых сплавов на опреснительных установках MSF за 30 лет. Также исследуются аммиак, сульфиды, хлор, песок, температура, кислород, коррозия со стороны паров и их технические аспекты.

    Теплообменники и трубопроводные системы из медных сплавов – ввод в эксплуатацию, эксплуатация и останов Jasner, M.Hecht, M и Beckman, W. Публикация KM Europa Metal Aktiengesellschaft 1998
    Коррозионное поведение медно-никелевых сплавов очень сильно зависит от прочности сложных защитных поверхностных пленок, которые образуются при реакции с морской водой. Рассмотрены поддерживающие меры, такие как скорость потока, дозирование сульфата железа, очистка и хлорирование.

    Испытания при длительном воздействии на устойчивость к биологическому обрастанию материалов оболочки из медно-никелевого сплава Кэмпбелл С., Флетчер Р. и Пауэлл К.12-й Международный конгресс по морской коррозии и обрастанию, Саутгемптон, Великобритания, 2004 г.
    , образцы 90-10 медно-никелевых материалов, начиная с листа, липкой фольги и гранул, залитых резиной, подвергались экспонированию в течение 7-8 лет в гавани Лэнгстоун, Великобритания, и проводился мониторинг их характеристик. было ожидаемым нарастанием микрообрастания, но прикрепление макрообрастания было очень ограниченным.

    Низкотемпературные свойства меди и медных сплавов CDA Inc Application Data Sheet 144/8 R. Содержимое предоставлено и с разрешения Copper Development Association, Inc.- Все права защищены. Медно-никелевые сплавы
    90-10 и 70-30 можно использовать при низких температурах без перехода из пластичного в хрупкое состояние. В этой публикации приведены механические значения и значения модуля вплоть до 4oK для ряда медных сплавов, включая медно-никелевую и никелево-алюминиевую бронзу.

    Обзор исследований BNF влияния хлора и загрязнителей на коррозию конденсаторных трубок из медных сплавов. Фрэнсис. Р. и Кэмпбелл, H EFC, презентация семинара по морской коррозии, Eurocorr 2008.Обновлено 2020 г.
    Результаты ранних испытаний на столкновение позволили понять, как медно-никелевые сплавы ведут себя в загрязненной морской воде, содержащей сульфид и аммиак, а также влияние хлора и ионов железа на уменьшение коррозии.

    Пайка и пайка меди и медных сплавов DKI i3 Германия
    Комплексный обзор Немецкого института меди (DKI) по пайке и пайке медных сплавов, в том числе медно-никелевых.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *