Nickel-Eisen-Akku

Der Nickel-Eisen-Akkumulator ist verwandt mit dem Nickel-Cadmium-Akkumulator, allerdings wird statt des giftigen Cadmiums Eisen verwendet.

Beim Laden überzieht sich die Nickelelektrode mit einem schwarzen Oxidbelag, der beim Entladen wieder verschwindet. Nach dem Aufladen ist zwischen den Elektroden eine Spannung von typisch etwa 1,3 Volt messbar, also etwas niedriger als die Ladeschlussspannung vom System NiCd (1,4 V).

Reaktion / Aufbau

Am Eisen–Nickel–Akkumulator laufen folgende Reaktionen ab :

Laden

2 Ni(OH)₂ + 2 OH^– → 2 NiO(OH) + 2 H₂O + 2 e^–

Fe(OH)₂ + 2 e^– → Fe + 2 OH^–

Beim Entladen erfolgen die umgekehrten Reaktionen.

Der Akkumulator ist mit 20%iger Kalilauge gefüllt. Ältere Bauformen benutzten ein Glasgefäß als Zellenkörper, der notwendige Luftabschluss (Schutz vor Kohlendioxid) erfolgte durch Bedecken des Elektrolyten mit einer dünnen Ölschicht. Die zweite Generation benutze oft einen geschweißten Blechbehälter, modernere Formen ein Kunststoffgehäuse. Der Luftabschluss wird hier durch ein eingeschraubtes Überdruckventil realisiert. Dieser wie auch die Schraubanschlüsse und die Verbindungslaschen bestehen oft aus vernickeltem Eisen.

Geschichte

Der Nickel-Eisen-Akkumulator (NiFe-Akku) wurde von dem bekannten amerikanischen Erfinder Thomas Edison und fast gleichzeitig vom Schweden Waldemar Jungner entwickelt. Erste Patente wurden im Jahr 1901 erteilt, die Serienreife wurde 1908 erreicht. Ein jahrelanger Prioritätsstreit folgte.

Technisch wie chemisch ist der NiFe-Akku dem Nickel-Cadmium-Akkumulator (kurz NiCd-Akku) sehr ähnlich, der heute noch weit verbreitet ist. Auch der NiCd-Akku wurde von Edison und Jungner fast gleichzeitig um 1909 entwickelt, jedoch hatte hier Jungner einen Vorsprung.

Der Akku wurde zum Beispiel in Grubenlampen und in verschiedenen Autos eingesetzt. Es gab z. B. die Option, einen Detroit Electric mit NiFe-Akkus von Edison zu kaufen. Jay Leno besitzt einen Baker Electric, bei dem die Nickel-Eisen-Akkus nach fast 100 Jahren noch immer funktionsfähig sind.

Weitere Anwendungen waren die Stromversorgung der V2-Rakete, und nach dem Krieg der Antrieb elektrischer Gabelstapler. Teilweise sind NiFe-Akkus noch in physikalischen Labors und Schulen im Einsatz.

Aufgrund der extrem hohen Lebensdauer sind diese Akkus vor allem für USV-Systeme und in Bahnfahrzeugen gebräuchlich.

Die derzeit erhältlichen Nickel-Eisen-Akkus haben eine Garantie von 10 Jahren (chinesischer Hersteller), eine Lebensdauer von 20 Jahren ist realistisch, kann aber bei guter Pflege noch höher sein.

Der Nickel-Eisen-Akkumulator gilt als mechanisch und elektrisch unempfindlich. Insbesondere soll eine Schädigung durch Überladung oder Tiefentladung, wie von anderen Akkumulatoren bekannt, bei diesen Zellen unmöglich sein. Diese Eigenschaften haben zu einem gewissen Comeback der Technologie im Bereich der dezentralen Stromversorgung geführt: Einige Enthusiasten bevorzugen diesen Akkutyp beispielsweise an einer kleinen Windstromanlage, oder um ein Passivhaus unabhängig vom Stromnetz zu machen. (Quelle: s. Weblinks)

Literatur

• David Linden, Thomas B. Reddy (Hrsg.): Handbook of Batteries. 3. Auflage. McGraw-Hill, New York 2002 ISBN 0-071-35978-8

Weblinks

• The Nickel-Iron Battery and its use for home power systems, bei BeUtilityFree (englisch)

Galvanische Zellen

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