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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Accumulatori

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Accumulatori Nickel-Ferro, Una vecchia tecnologia riesumata da alcuni
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Keyosz
GigaWatt


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Inviato il: 6/3/2009,17:41

Ciao a tutti,
ho voluto aprire questa discussione per parlare di qualcosa che mi incuriosisce da circa 1 anno, e lo so, si è già accennato in merito a questo tipo di accumulatore elettro-chimico (batteria) in altre discussioni, dai più viene etichettato come qualcosa di vecchio e ormai sorpassato, è vero, e viene anche considerato il predecessore delle attuali nickel-cadmio o ni-mh, ma la discussione a questo ha sollevato la questione di tecnologie un pò più grossolane, meno efficenti, più ingombranti, ma più solide e durevoli nel tempo.

Userò come termine di paragone le comuni batterie piombo-acido, perchè sono quelle che usiamo più di frequente se non quasi esclusivamente e quindi che conosciamo meglio anche dalla pratica quotidiana.
Allora mi è venuto in mente tutto quello che ho letto quà e là a proposito degli accumuatori Ni-Fe:
Contro:
1) hanno una densità energetica inferiore alle piombo
2) hanno un autoscarica elevata se confrontate con le piombo
3) resa carica/scarica inferiore, 30-40% di energia se ne va tra quella immessa per caricare e quella ottenuta poi successivamente
4) necessitano di tensioni più elevate in fase di ricarica (da questo deriva il punto 3) che potrebbe creare problemi con alcuni dispositivi

Pro:
1) sopportano un elevato numero di cicli con scarica profonda
2) durano 50anni!!! (sono stati recuperati alcuni elementi di 80anni fà ancora funzionanti)
3) possono stare scariche senza danneggiarsi, non esiste solfatazione o processi similari
4) non contengono sostanze tossiche o inquinanti per l'ambiente
5) il loro nome ricorda un mitico membro di questo forum..... faccine/clap.gif

Ora mi permetto di parlare di questi accumulatori solo per il fatto che testimonianze varie ce li mostrano come accumulatori molto durevoli nel tempo e che non hanno paura di essere scaricati (al contrario delle piombo-acido che tremano solo al pensiero!!!)

Sicuramente possiamo obiettare che la bassa resa carica/scarica e l'autoscarica elevata possono demolire la resa dell'impianto ad isola, visto che già si conta l'energia disponibile dei generatori (fotovoltaici, eolici, ecc...) sulle punta delle dita, ma mi sono chiesto:
se quello che impoteticamente spendo in più aumentando la produzione viene compensato da un accumulatore che dura di più, quindi meno sostituzioni nel tempo, che mi dà meno pensieri, che inquina meno e che puà essere dimensionato più piccolo (non siamo vincolati dal 50% massimo di capacità utile), non è che allora può essere preso in seria considerazione sempre riallaciandomi al'idea di tornare indietro a tecnologie più vecchie, meno efficenti ma più robuste????

Credetemi, non sapre rispondere neanche io, pur volendo sostenere una seria discussione pro ni-fe, perchè se mai volessi buttarmi su tali accumulatori saprei quello che lascio ma non saprei quello che trovo... e poi va beh, ormai per la mia isola 6 ho già comprato i piombo-acido... faccine/tongue.gif

ahh, mi sono dimenticato di dire che tali accumulatori al giorno d'oggi sono molto difficili da trovare...
le catene di produzione del secolo scorso sono state tutte acquisite e "fatte chiudere" da grosse aziende che producono accumulatori tuttoggi, l'unica fonte commerciale a me nota è questa: Beutilityfree

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 6/3/2009,22:16

Salve a tutti.
Ciao Keyosz, ti ringrazio per il "mitico", ma penso sia un'esagerazione.....
Conosco superficialmente gli accumulatori Ferro-Nikel, me ne sono interessato un po' in passato, ma poi ho abbandonato per aver lavorato con quelli al piombo. Immagino che soppesando accuratamente i pro e i contro probabilmente potrebbero essere adottati tranquillamente. Durata e robustezza (anche elettrica) sono sicuramente a loro favore. Il problema credo sia il costo, e la reperibilità.
Inoltre volendoli autocostruire, avendo i materiali a disposizione dovrebbero essere di più facile realizzazione di quelli al piombo. Ma il problema è proprio questo: i materiali. Se per il ferro e per l'elettrolito non ci sono particolari problemi, per il nikel si.
Quanto a quelli cinesi..... Aspettiamo che prima li provino gli altri! faccine/laugh.gif
Saluti.
Ferro

 

Keyosz
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Inviato il: 13/3/2009,15:48

Stavo leggendo alcune cose in merito agli accumulatori in generale ed ho trovato scritto da qualche parte che gli accumulatori Ni-Cd o Ni-Fe funzionavano originariamente con elettrolito ad acqua poi sostitutito con una soluzione di KOH, ma è possibile? elettrolito di sola acqua? conduce a sufficenza?

Per quanto riguarda il Nikel, qualcuno ha idea di dove si possa reperire tale metallo????

Ferro, ha detto che ha lavorato un pochino con gli accumulatori Ni-Fe, ma proprio troppo poco per poterci raccontare qualcosa? Io non ne ho mai visto uno dal vivo e quel poco che so è tutta roba letta su internet...
O magari qualcun'altro che legge questo forum, che ci possa parlare di qualche esperienza pratica con questi accumulatori...

Per quanto riguarda il costo, quelli venduti da BeUtilityFree si posizionano tra gli accumulatori al piombo e quelli Ni-Cd, per fare un esempio nei preventivi che avevo chiesto per un sistema di accumulo a 48V 2000Ah avevo ricevuto quotazioni tipo:

elementi piombo --> 10.000e
elementi Ni-Fe --> 30.000e
elementi Ni-Cd --> 45.000e

Secondo me il costo di quelli Ni-Fe ha una buona componente di trasporto..... se solo ci fosse ancora un produttore in europa....

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 13/3/2009,22:04

Salve a tutti.

CITAZIONE
Ferro, ha detto che ha lavorato un pochino con gli accumulatori Ni-Fe, ma proprio troppo poco per poterci raccontare qualcosa?

Leggi bene Keyosz, non ho mai detto di aver "lavorato" con gli accumulatori ferro-nichel, ma di essermene interessato un poco. Infatti facendo l'elettrauto usavo e lavoravo su quelli al piombo. Il mio interesse per quegli altri nacque dal fatto che a un elettrauto mio amico portarono una serie di elementi al ferro-nichel piuttosto datati, per vedere cosa se ne poteva fare. Quello che li aveva portati intendeva sfruttarli come tampone per dei trasmettitori, ma erano secchi e internamente incrostati di roba bianca. Il mio amico non fece altro che sciacquarli ben bene e rimettere elettrolito per batterie al piombo......... Morale della favola buttarono tutto. Quelli hanno come elettrolito una soluzione alcalina, a base di potassa caustica, ti puoi figurare che schiumaccia ne uscì fuori e in che stato erano alla fine. Allora, come mio solito, mi venne curiosità di capirci qualcosa e mi lessi un po' tutto quello che mi capitò sotto gli occhi che li riguardava, e alla fine ridevo per la marronata fatta. Ma a quel mio amico non glie lo dissi, era già abbastanza imbarazzato da se.
Il problema è reperire il nichel a costi ragionevoli, che il ferro si trova dappertutto. Sono metalli più duri e meno delicati del piombo, e una volta assemblati probabilmente sarebbero molto più robusti. Un altro problema è la potassa caustica, mentre la soda caustica la trovi al ferramenta a pochi centesimi, la potassa non la conosce nessuno. Allora, se dobbiamo comprare del nichel a prezzi di mercato, e la potassa come prodotto chimico anche, non so quanto sia conveniente il fai-da-te.
Tra le caratteristiche di quegli accumulatori c'è anche una maggiore autoscarica, ma forse lì il problema non è molto influente (li useremmo in continuazione), e una tensione considerevolmente più bassa, che ci costringerebbe a dover fare un numero di elementi di due terzi superiore (10 invece di 6 a 12V, 20 invece di 12 a 24V e via discorrendo....) con costi aggiuntivi e complicazioni maggiori. Hanno una escursione di tensione tra carichi e scarichi maggiore di quelli al piombo e una resa in potenza inferiore. Se fossero VERAMENTE facili da fare, o MOLTO più economici, converrebbe sicuramente, ma così....... Ho poche speranze. Ma naturalmente non è detta l'ultima parola, sicuramente altri ne sanno più di me. Aspettiamo che ce lo raccontino.
Saluti.
Ferro

 

Keyosz
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Inviato il: 14/3/2009,09:27

Grazie Ferro, avrei voluto esserci quando il tuo amico ha recuperato tali accumulatori!!!! faccine/cry.gif
Io ho provato a chiedere in giro ma nessuno sa cosa siano e miguardano sempre strano quando li nomino... trovo solo piombo-acido...
Mi piacerebbe veramente tanto mettere le mani su qualche elemento Ni-Fe!!!
Chissà quante tonnellate di quei cosi hanno prodotto nel passato, ma dove sono finiti tutti???

p.s.
non è che ti ricordi dove il tuo amico ha buttato gli elementi alla fine? faccine/rolleyes.gif

 

Lupo cattivo

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Inviato il: 14/3/2009,13:11

Il problema maggiore, nel caso degli accumulatori al nichel-ferro è la realizzazione casalinga.
Posto che non è difficile trovare le lastre di nichel, le ordini in rete facilmente, eventualmente vi do gli indirizzi, lo stesso dicasi per la potassa caustica, se assembli l'accumulatore con lastre di ferro e di nichel ottieni della capacità minime.
Il piombo riesci a renderlo poroso e quindi ad aumentarne la capacità grandemente, ma il ferro ed il nichel , data la loro compatezza credo di no.
Difatti assemblano le piastre con ferro e nichel preventivamente polverizzato.
So usano anche la sinterizzazione per fare le piastre degli accumulatori, sia per aumentarne la superficie che per minimizzare il problema dell'emissione di idrogeno.
Siccome sono molto curioso e provare in fondo non costa molto vi do tutti i dati, nel caso siate interessati, dalla densità della KOH a dove reperire il tutto. faccine/clap.gif faccine/clap.gif

 

Keyosz
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Inviato il: 16/3/2009,08:55

Ciao Lupo,
grazie per il tuo interesse, qualsiasi informazione è la benvenuta, infatti avevo provato a cercare il nikel qui in zona ma niente da fare e così avevo lasciato perdere.
Il fatto che sia il ferro che il nikel siano compatti e quindi difficili da rendere porosi elettro-chimicamente, a differenza del piombo, può sembrare uno svantaggio inizialmente, ma secondo me è un grande punto di forza in quanto determinerà una lunga durata dell'accumulatore così ottenuto, che sottoposto a cariche/scariche continue non vedrà sgretolersi gli elettrodi negli anni, giusto?

Sarò ben felice di provare a realizzare un accumulatore di questo tipo, per quanto riguarda la capacità credo che nell'ambito fai-da-te l'unica sia recuperare lamine di ferro e nikel il più sottili possibili ed inpachettarne il più alto numero possibile....

 

Lupo cattivo

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Inviato il: 16/3/2009,10:25

Allora.
Girando un po' in rete (oramai è la fonte di informazioni più efficace) ho constatato che la concentrazione ottimale di KOH è del 21%
L'anodo è costituito da una griglia di ferro nichelato riempito di una miscela di ossido e idrossido di nichel (a valenza 3) e il catodo da ferro in polvere pressato su di una griglia di ferro.
Dovrebbe funzionare anche usando la soda caustica, (NaOH) anzichè la potassa, sebbene cali il rendimento.
Ora la reazione è

2NiOOH+2H

2
O+Fe <-->2Ni(OH)
2
+Fe(OH)
2

la freccia da dinistra verso destra sta ad indicare la reazione di scarica, mentre la freccia da destra verso sinistra sta ad indicare la carica
La materia attiva delle piastre è contenuta anche in strutture tubolari bucherellate o in pacchetti anch'essi forati.
La tensione nominale + 1,2 volt, il processo di carica e scarica è lento, causa la non perfetta solubilità del Fe
3
O
4
che limita la formazione di ferro, che però rende assai robusta la piastra.
E' l'accumulatore che meglio resiste all'uso e agli strapazzi dati da sovraccariche, scariche totali, cortocircuiti e shock termici.
Ha anche una vita molto lunga, si parla di 25 anni di uso ininterrotto.
Per contro ha un'efficienza più basse degli altri accumulatori, corrente di spunto decisamente più bassa, costo più elevato e durante la ricarica si forma idrogeno per cui va tenuto in locali areati e privi di fiamme libere.
Questo è tutto, per il momento.

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 16/3/2009,20:56

Salve a tutti.

CITAZIONE
....non è che ti ricordi dove il tuo amico ha buttato gli elementi alla fine? faccine/rolleyes.gif

Il mio amico non mi ha mai detto dove ha messo l'accumulatore distrutto, perché in effetti se lo riprese il proprietario, dopo una discreta incazzatura. faccine/biggrin.gif
CITAZIONE
....l'unica sia recuperare lamine di ferro e nikel il più sottili possibili ed impachettarne il più alto numero possibile....

Ci avevo pensato anche io e mi trovi daccordo. Poi le lamine di ferro se sono sottili si possono bucherellare o deformare o irruvidire in tanti modi, e credo che sia possibile anche per il nichel. Se il tutto è molto sottile le superfici sono grandi e anche se lo strato attivo è sottile la massa è ugualmente grande. Immagino perfettamente che ci siano dei problemi, di sicuro superiori a quelli col piombo, ma si potrebbe provare.
Lupo, visto che hai modo di girate in rete, mica potresti trovare i prezzi di questi materiali? Così da farsi un'idea di quanto si spendrebbe. Un prototipo di certo costerbbe di più, ma poi dovendone fare tanti da mettere in serie il costo potrebbe scendere. Di certo il piombo non si paga..... Ma tentare non nuoce.
Piuttosto...... Mi sembra di ricordare che la potassa caustica si possa ricavare in qualche modo dalla "potassa grigia" ovvero quel carbonato di potassio che si ricava per lisciviazione della cenere di legna. Mica ti ricordi qualcosa del genere anche tu?
Ciao.
Ferro

 

Lupo cattivo

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Inviato il: 17/3/2009,09:37

CITAZIONE (Ferrobattuto @ 16/3/2009, 20:56)
...omissis...
Lupo, visto che hai modo di girate in rete, mica potresti trovare i prezzi di questi materiali? Così da farsi un'idea di quanto si spendrebbe. Un prototipo di certo costerbbe di più, ma poi dovendone fare tanti da mettere in serie il costo potrebbe scendere. Di certo il piombo non si paga..... Ma tentare non nuoce.
Piuttosto...... Mi sembra di ricordare che la potassa caustica si possa ricavare in qualche modo dalla "potassa grigia" ovvero quel carbonato di potassio che si ricava per lisciviazione della cenere di legna. Mica ti ricordi qualcosa del genere anche tu?
Ciao.
Ferro

Dunque il prezzo della potassa caustica, per piccoli quantitativi ed elevata purezza è intorno agli 8-9 euro al chilo.
Sì, si può ricavare dalla potassa, a sua volta ricavata dalle ceneri della legna, ma occorebbe un procedimento assai lungo: le ceneri del legno contengono molti sali, anche se il potassio è predominante, ottenere il carbonato è lungo.
Poi tramite forte, molto forte riscaldamento , praticamente una calcinatura, la CO
2
va via lasciando l'idrossido.
Avresti un prodotto poco puro, misto a carbonato ed altri sali.
Piuttosto usa la soda caustica che trovi facilmente in vendita.
Per la reperibilità della potassa caustica ti scrivo in privato.
Ah, ho controllato: per iniziare si può partire da semplici piastre di nichel e ferro in soluzione di KOH: il materiale si forma come per quelle a piombo.

 

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Inviato il: 17/3/2009,15:41

Dunque mi sono ricordato che, un tempo , la potassa caustica si otteneva facendo reagire la potassa con la calce, precipita l'idrossido di calcio e rimane in soluzione la potassa caustica.
Però ribadisco l'insufficiente purezza di un simile prodotto.
Dalle tue parti, ferro, ho trovato un azienda che la vende, ma non so so se anche a privati o in piccoli quantitativi.
E' questa
Ah, dimenticavo il nichel in pani o in goccie lo trovi facilmente dai nichelatori, sicuramente nella tua zona ce ne saranno.

 

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Inviato il: 18/3/2009,14:28

Ho provato a chiedere al fornitore delle lamiere qui in ditta ma di fogli/lastre/lamiere di nikel neanche a parlarne, non trovo neanche nikelatori qui in zona, come dire qui nella mia zona c'è un embargo per il nikel faccine/mad.gif

 

Ferrobattuto

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Inviato il: 18/3/2009,20:22

Salve a tutti.
Se dici che si potrebbe provare con la soda caustica, Lupo, per adesso inutile cercare la potassa. Resta il problema del nichel, ma tutto sommato mi stà passando la fantasia...... Troppi problemi. Fai-da-te complicato e forse non alla portata di tutti. Resto sempre più dell'idea di provare con gli accumulatori al piombo. Maggiore tensione per elemento e problemi di più facile risoluzione, soprattutto la reperibilità.
Saluti.
Ferro

 

Lupo cattivo

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Inviato il: 19/3/2009,09:36

CITAZIONE (Keyosz @ 18/3/2009, 14:28)
Ho provato a chiedere al fornitore delle lamiere qui in ditta ma di fogli/lastre/lamiere di nikel neanche a parlarne, non trovo neanche nikelatori qui in zona, come dire qui nella mia zona c'è un embargo per il nikel faccine/mad.gif

Metti, come chiave di ricerca "trattamenti galvanici como" ne trovi parecchi, tipo QUESTO
Naturalmente dagli una telefonata prima.
Io per lavoro tratto spesso con loro, ma di solito i nichelatori, zincatori, eccetera sono scorbutici, non ho mai capito il perchè.
Ferro non ti arrendere: pensa alla robustezza dell'accumulatore ferro-nichel!
Inoltre puoi partire con le sole lastre, l'idrossido si forma per idrolisi.

 

Keyosz
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Inviato il: 19/3/2009,12:04

Grazie Lupo!!! in questi giorni sono un pò preso ma proverò a contattarli appena possibile settimana prossima!!! faccine/biggrin.gif

Cosa ne pensate di una lastra di ferro nikelata? lo strato sarebbe abbastanza spesso per la reazione o andrebbe solo in corto con il ferro sottostante??? faccine/unsure.gif

 
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