Una batería de níquel-hidrógeno (NiH 2 o Ni-H 2 ) es una fuente de energía electroquímica recargable basada en níquel e hidrógeno . [5] Se diferencia de una batería de hidruro metálico de níquel (NiMH) por el uso de hidrógeno en forma gaseosa, almacenado en una celda presurizada a una presión de hasta 1200 psi (82,7 bar ). [6] La batería de níquel-hidrógeno fue patentada el 25 de febrero de 1971 por Alexandr Ilich Kloss y Boris Ioselevich Tsenter en los Estados Unidos. [7]
Las celdas de NiH 2 que utilizan hidróxido de potasio (KOH) al 26% como electrolito han mostrado una vida útil de 15 años o más al 80% de profundidad de descarga (DOD) [8] La densidad de energía es 75 Wh / kg , 60 Wh / dm 3 [2] potencia específica 220 W / kg. [3] El voltaje en circuito abierto es de 1,55 V , el voltaje medio durante la descarga es de 1,25 V. [9]
Si bien la densidad de energía es solo alrededor de un tercio de la de una batería de litio , la virtud distintiva de la batería de níquel-hidrógeno es su larga vida: las celdas manejan más de 20,000 ciclos de carga [4] con 85% de eficiencia energética y 100% faradaica. eficiencia .
Las baterías recargables de NiH 2 poseen propiedades que las hacen atractivas para el almacenamiento de energía eléctrica en satélites [10] y sondas espaciales . Por ejemplo, la ISS , [11] Mercury Messenger , [12] Mars Odyssey [13] y el Mars Global Surveyor [14] están equipados con baterías de níquel-hidrógeno. El Telescopio Espacial Hubble , cuando se cambiaron sus baterías originales en mayo de 2009, más de 19 años después del lanzamiento, lideró con el mayor número de ciclos de carga y descarga de cualquier NiH 2 [15]. batería en órbita terrestre baja . [dieciséis]
El desarrollo de la batería de níquel-hidrógeno comenzó en 1970 en Comsat [17] y se utilizó por primera vez en 1977 a bordo del satélite de tecnología de navegación 2 (NTS-2) de la Marina de los EE. UU . [18] Actualmente, los principales fabricantes de baterías de níquel-hidrógeno son Eagle-Picher Technologies y Johnson Controls, Inc.
La batería de níquel-hidrógeno combina el electrodo positivo de níquel de una batería de níquel-cadmio y el electrodo negativo, incluidos el catalizador y los elementos de difusión de gas, de una celda de combustible . Durante la descarga, el hidrógeno contenido en el recipiente a presión se oxida en agua mientras que el electrodo de oxihidróxido de níquel se reduce a hidróxido de níquel. El agua se consume en el electrodo de níquel y se produce en el electrodo de hidrógeno, por lo que la concentración del electrolito de hidróxido de potasio no cambia. A medida que la batería se descarga, la presión del hidrógeno cae, lo que proporciona un indicador confiable del estado de carga. En una batería de satélite de comunicaciones, la presión a plena carga fue de más de 500 libras / pulgada cuadrada (3.4 MPa), cayendo a solo alrededor de 15 PSI (0.1 MPa) con descarga completa.