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Se renseigner sur les Batteries Nickel-hydrogène (NiH2)

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Une batterie nickel-hydrogène (NiH2 ou Ni-H2) est une source d'énergie rechargeable à base de nickel et d'hydrogène. Elle diffère d'une batterie nickel-métal hydrure (NIMH) par l'utilisation d'hydrogène sous forme gazeuse. Les cellules NiH2 utilisant de l'hydroxyde de potassium à 26% comme électrolyte ont une durée de vie de 15 ans ou plus. Alors que la densité d'énergie n'est que d'environ un tiers de celle d'une batterie au lithium, la batterie nickel-hydrogène a une plus longue durée de vie.

La batterie nickel-hydrogène a été brevetée le 25 février 1971 par Alexandr Ilich Kloss et Boris Ioselevich Tsenter aux États-Unis. Le développement de la batterie nickel-hydrogène a débuté en 1970 à Comsat et a été utilisé pour la première fois en 1977 à bord du satellite de navigation américain, NTS-2. Actuellement, les principaux fabricants de batteries nickel-hydrogène sont Eagle-Picher Technologies et Johnson Controls, Inc.

Fonctionnement des batteries NiH2

L'électrode positive est constituée d'une plaque de nickel poreux frittée, qui contient de l'hydroxyde de nickel. L'électrode d'hydrogène négative utilise un catalyseur de platine noir lié à du téflon et le séparateur est en tissu de zircone. Pendant la décharge, l'hydrogène contenu dans le récipient sous pression est oxydé en eau, tandis que la cathode d'oxyhydroxyde de nickel est réduite en hydroxyde de nickel. De l'eau est consommée à l'anode et produite à la cathode, de sorte que la concentration de l'électrolyte d'hydroxyde de potassium ne change pas.

Au fur et à mesure que la batterie se décharge, la pression d'hydrogène chute, fournissant un indicateur d'état de charge très fiable. Dans une batterie de satellite de communication, la pression à pleine charge est supérieure à 3,4 MPa. Si la cellule est surchargée, l'oxygène produit à l'électrode de nickel réagit avec l'hydrogène présent dans la cellule et forme de l'eau; En conséquence, les cellules peuvent supporter une surcharge tant que la chaleur produite peut être dissipée. La densité énergétique est de 75 Wh/kg et la puissance spécifique est de 220 W/kg. La tension en circuit ouvert est de 1,55 V, et la tension moyenne en décharge est de 1,25 V.

Avantages des batteries Nickel-hydrogène

Comparée à d'autres batteries rechargeables, une batterie nickel-hydrogène fournit une énergie spécifique de 55-60 wattheures/kg, 40 000 cycles de charge et une durée de vie utile supérieure à 15 ans.

Les cellules peuvent tolérer une surcharge et une inversion de polarité accidentelle, et la pression d'hydrogène dans la cellule fournit une bonne indication de l'état de charge. Cependant, la nature gazeuse de l'hydrogène signifie que le rendement volumique est relativement faible (60-100 Wh/L). De même, la haute pression requise nécessite des réservoirs sous pression à coût élevé.

Les cellules ont l'inconvénient d'un taux d'autodécharge relativement élevé. 50% de la capacité peut être perdue après seulement quelques jours de stockage. L'autodécharge est cependant moins élevée à basse température.

Applications des batteries NiH2

Les batteries rechargeables NiH2 possèdent des propriétés qui les rendent intéressantes pour le stockage d'énergie électrique dans les satellites et les sondes spatiales. Par exemple, l'ISS, Mercury Messenger, Mars Odyssey et le Mars Global Surveyor sont équipés de batteries nickel-hydrogène. Le télescope spatial Hubble a, pendant 19 ans, fonctionné avec des batteries NiH2.

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