Nickel-Eisen-Akkumulator

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Der Nickel-Eisen-Akkumulator, auch Edison-Akkumulator[1], 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 des NiCd-Systems von 1,4 V.

Reaktion / Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am Eisen–Nickel–Akkumulator laufen folgende Reaktionen ab:

Laden[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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-prozentiger 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 benutzte oft einen geschweißten Blechbehälter, modernere Formen ein Kunststoffgehäuse. Der Luftabschluss erfolgt hier durch ein eingeschraubtes Überdruckventil. Dieses wie auch die Schraubanschlüsse und die Verbindungslaschen bestehen oft aus vernickeltem Eisen.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eisen–Nickel–Akkumulatoren

Der Nickel-Eisen-Akkumulator (NiFe-Akku) wurde fast gleichzeitig und unabhängig voneinander von dem US-Amerikaner Thomas Alva Edison und dem Schweden Waldemar Jungner entwickelt. Jungner entwickelte den Nickel-Eisen-Akkumulator wenig später zu dem auch heute noch verbreiteten Nickel-Cadmium-Akkumulator (NiCd-Akku) weiter.[1] Erste Patente für den NiFe-Akku wurden im Jahr 1901 erteilt, die Serienreife 1908 erreicht. Ein jahrelanger Prioritätsstreit, auch was den aus dem NiFe-Akku hervorgegangenen NiCd-Akku aus dem Jahr 1909 angeht, folgte zwischen den beiden Erfindern.

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der NiFe-Akku wurde in Grubenlampen und in verschiedenen Autos eingesetzt. Es gab z. B. die Option, einen Detroit Electric mit NiFe-Akkus von Edison zu kaufen. Teilweise sind NiFe-Akkus in physikalischen Labors und Schulen im Einsatz.

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

Der Nickel-Eisen-Akkumulator gilt als mechanisch und elektrisch unempfindlich. Insbesondere ist eine Schädigung durch Überladung oder Tiefentladung, wie von anderen Akkumulatoren bekannt, bei diesen Zellen mit vergleichsweiser geringer Auswirkung. Diese Eigenschaften haben zu einer gewissen Wiederbelebung der Technologie im Bereich der dezentralen Stromversorgung geführt.

Anstehende Renaissance durch Graphen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Forscher in den USA haben eine Elektrode aus Nickelhydroxid-Partikeln auf Graphen entwickelt. Als passend dazu stellte sich die Eisenelektrode heraus und führte zur Wiederentdeckung des Nickel-Eisen-Akkumulator. Weder schnelles Auf-, Über- noch Tiefentladen führen zu Schäden.[2]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • David Linden, Thomas B. Reddy (Hrsg.): Handbook of Batteries. 3. Auflage. McGraw-Hill, New York 2002, ISBN 0-07-135978-8.
  • Zirngiebl, Eberhard : Einführung in die angewandte Elektrochemie (v.a. Kapitel 6.1.1.), 1993 Frankfurt/Main, Otto Salle.
  • Kinzelbach, R.: Varta Fachbuchreihe Band 1, 1974 Hannover Varta.
  • Witte, Erich: Blei- und Stahl-Akkumulatoren, 1967 Mainz, Krausskopf.
  • Krämer, Günter: Nickel-Eisen-Batterie mit hoher Energiedichte, 1981, 163 Seiten.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Grimsehl: Lehrbuch der Physik, Bd.II, Leipzig 1954, S.217.
  2. Gäthke, Sönke: Wiederbelebter Klassiker - Edison-Batterie als Alternative zum Lithium-Ionen-Akku in dradio Forschung Aktuell vom 8. November 2012

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]