batterie nichel ferro

[mac-giver]

secondo voi?

http://nickel-iron-battery.com/

tradotto con google si legge molto bene..

praticamente eterne, scariche profonde non le danneggiano anche se ripetute costo inferiore alle plantè

qualcuno ne sa qualcosa?

[bodo81]

molto interessante, con un tempo di funzionamento cosi lungo penso che vale la pena comprarle anche se il prezzo e abbastanza salato....per un blocco a 12V si paga intorno a 1000$ per 100Ah oO che sono 786€ senza iva e senza trasporto
poi un piccolo probl sarebbe la ricarica.....i classici regolatori vano bene? La tensione di mantenimento corretto è di 1,45 volt per cella quindi per 10 celle la tensione di carica corretta sarebbe 14,5 volt e diciamo che qui ci sta quasi, la per quanto riguarda la equalizzazione è 1.65 volt per cella (16.5V totali) che un regolatore normale non arriverà mai........

[mac-giver]

ciao bodo, se cerchi qualche produttore cinese le batt si trovano ad un terzo del prezzo..

hai notato quanto sono più leggere in confronto alle piombo?

[Ferrobattuto]

Io le ho avute, come ho scritto in qualche post. Me le regalò un conoscente, che le teneva buttate lì in un garage da una decina d'anni. Oltretutto erano di recupero di un grosso gruppo di continuità di ripetitore radio per usi civili, per cui abbondantemente usate. Ebbene, rimboccata un po' d'acqua distillata, fatta una buona carica di equalizzazione, sono tornate perfettamente in attività. :O Oltretutto si adattavano molto bene al mio piccolo banco fotovoltaico, di appena 90W, che poteva tranquillamente caricarle fino al massimo. Unico neo: erano di piccola capacità ed erano poche. Un banco da 24V 60Ah, ossia 20 elementi. Le ho scambiate con Hal9000 che mi ha dato in cambio altri pannelli solari. Lui se le stà studiando per capire se si possono replicare o meno, e i prò e i contro su quanto convengano al posto di quella al piombo. Lui ha già un banco 48V 2000Ah.......
Le ho date via perché non ne potevo reperire altre per ampliare il banco, acquistarle nuove mi costava troppo, e un banco misto avrebbe dato più grattacapi che vantaggi, ma se avessero avuto anche solo 200Ah non me le sarei MAI tolte.
Se si riuscisse ad averle ad un prezzo decente ci si potrebbe fare anche un pensierino..... Sono molto più leggere, robuste e "maltrattabili" delle corrispondenti al piombo, oltretutto l'elettrolita è di potassa caustica e non di acido solforico, anche se ugualmente pericolosa per le mani e la persona, è meno corrosivo per tutto il resto che c'è intorno, e non c'è pericolo di sali di piombo in giro per l'ambiente.
Solo che a me servirebbero minimo 500Ah a 24V...... E 10.000 $ anche col cambio vantaggioso sono sempre 8000€! Non me li posso proprio permettere.
Allora si ripiega sulle Planté autocostruite, se e quando.....

[maxlinux2000]

ma quanto costa la lamiera di nikel?

a quanto ho capito bastertebbe fare una specie di radiatore intercalando con lamiereini di nikel con altri di ferro e sommergere con potassa... un poco di olio in superficie per fare durare di più l'elettrolita.
Insomma, il ferro costa circa 1 euro il kg, è facile da saldare, il nikel invece non saprei, ma penso che con bulleneria di acciaio inox sia trattabile, in quanto ho capito che l'effetto elettrolisi è molto ridotto rispetto a quelle al piombo. Inoltre essendo notevolmente più leggere bastano contenitori in plastica neppure troppo robusti. Andrebbero bene persino i bidoni rettangolari per lavernice da muro.

Ma dove si compra la lamiera di nikel? Qui in sona trovo "facilmente" lo zinco per via delle numerose ditte di zincatura, ma il nikel... :S

[Ferrobattuto]

Problemi per autocostruirsi questi accumulatori ce ne sono diversi: il primo è la scarsa reperibilità e l'alto costo del nichel, il ferro invece si trova facilmente, anche in lamierini sottili e facilmente lavorabili un po' dappertutto. Un altro è quello del materiale attivo, che non si forma per semplice elettrolisi come negli accumulatori al piombo, ma bensì va applicato nelle piastre di nichel prima del montaggio.

[bodo81]

sembrava troppo bello per essere facile il fai da te. alla fine mi sa che e piu facile con quelle a piombo

[mac-giver]

il nichel viene depositato sulla piastra per via elettrolotica ? se è così è molto semplice nichelare le piastre, e pure molto economico..

con un blocchetto di nichel puro sai quanti mq di piastre rivesti? un botto..

però vorrei sapere se basta questo oppure serve uno strato piu spesso...

[Ferrobattuto]

Questo è quanto scriveva Lupo Solitario nel marzo del "lontano" 2009:

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.......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+2H2O+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 Fe3O4 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 un minimo di 25 anni di uso ininterrotto.
Per contro ha un'efficienza più bassa degli altri accumulatori e costo più elevato, durante la ricarica si forma idrogeno per cui va tenuto in locali areati e privi di fiamme libere.
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Poco sopra scriveva così:

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......Il problema maggiore, nel caso degli accumulatori al nichel-ferro è la realizzazione casalinga.
......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.
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Poi prosegue:

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.......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, le ceneri del legno contengono molti sali, anche se il potassio è predominante, ottenere il carbonato è lungo, e avresti un prodotto poco puro misto ad altri sali. Piuttosto usa la soda caustica che trovi facilmente in vendita.

......Il nichel in pani o in goccie lo trovi facilmente dai nichelatori, sicuramente nella tua zona ce ne saranno.

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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Mi scuso con Lupo se ho fatto un po' di "taglia e cuci" per abbreviare quello che era scritto in diversi post più lunghi e misti con altre risposte meno pertinenti.

Ricapitolando: nel caso di utilizzo dei materiali già formati, un po' come si fa per le griglie impastate sulle piombo acido, all'anodo si potrebbero usare piastre di ferro nichelato, in rete o a "tasche" o altro, per reggere il materiale attivo. Invece nel caso si parta con semplici piastre metalliche facendo formare il materiale attivo per elettrolisi, come nel caso delle Planté, si debbono usare per forza metalli singoli, all'anodo nichel e al catodo ferro. In questo caso semplici lamierini sottilissimi traforati o zigrinati sarebbero facilissimi da ottenere e posizionare, ma occorre della sottile lamiera di nichel. Per il ferro il problema non si pone in quanto, a parte il costo molto accessibile, si potrebbe ricavare tranquillamente da barattoli e lattine un po' di tutti i tipi. Anche se stagnato o verniciato o zincato col calore e con l'immersione in acido è facile riportarlo a vergine e rendere anche la superficie porosa.
Insomma, se per gli accumulatori al piombo uno dei problemi è la robustezza del contenitore, per quelli al ferro-nichel è la reperibilità del nichel in lamiere sottili.
Il piombo è facilmente lavorabile, ma pesantissimo e facilmente deformabile, e necessita di contenitori molto robusti e poco deformabili. Il nichel non si trova, soprattutto nel formato che servirebbe a noi, anche se tutto sommato lavorarlo non sarebbe poi un problema insormontabile.
Se qualcuno ha delle idee in proposito (per entrambi i casi) o sa dove rimediare dei lamierini di nichel, sono contento di contribuire.

[maxlinux2000]

pensavo..... forse sarebbe più facile trovare il nickel sottoforma di filo in matassine, tipo filo di ferro per intenderci.
In questo modo basterebbe avvolgere delle bobine molto fitte di filo di ferro affacciate a quelle di nickel.

Per esempio.... alcuni tipi di filo per saldatrici "a filo", non sono di nickel?

...e stavo anche pensando.... ma se invece di cercare di produrre delle piastre sottili di piombo, non troviamo invece il sistema per produrre del filo di piombo da 2mm di diametro e poi lo avvolgiamo attorno a dei supporti in modo da replicare delle piastre sottoforma di bobine, e quindi con molta più superficie?

[Ferrobattuto]

Il filo si fa per estrusione del metallo fuso con una pressa da una filiera. Troppo complicato da fare artigianalmente in casa...... :S

Non so se esiste del filo di nichel per saldatura, ma sicuramente te lo farebbero pagare un occhio.

[maxlinux2000]

mmmm... e gli anodi sacrificali al nickel? quelli che servono per nichelare gli altri metalli?

[Hal9000]

Ciao a tutti, guardate che per le NiFe la difficoltà non è solo trovare il nichel (sotto qualsivoglia forma) ma anche l'idrossido di potassio, il nichel in media costa 10 volte il ferro e l'idrossido di potassio costa dai 10 ai 30€ al Kg quando riuscite a trovarlo, io ad un amico ci siamo dannati l'anima per cercare le due materie prime essenziali sopra menzionate ma sono materiali poco gestiti e molto costosi, almeno per noi popolino, e và a finire che solo di materia prima si spende di più che a comprare le NiFe già fatte su beutilityfree......

Una nota a carattere di curiosità, Edison usava ossido di nichel e ossido ni ferro, materiali quasi sotto forma di polvere, come materia attiva da pressare sugli elettrodi, poi effettuava una prima carica di formazione che trasformava lìossido di nichel in idrossido e l'ossido di ferro in ferro poroso, un procedimento molto simile a quello indrustriale per le batterie al piombo, ad ogni modo volevo menzionarvelo perchè dalle estenuanti ricerche di fornitori da noi effettuate sembrava quasi che l'ossido di nichel fosse più facile da reperire del nichel puro in linghotti

L'ossido di ferro è un comune pigmento che si trova anche al colorificio di fiducia

Ad ogni modo non scordatevi dell'idrossido di potassio, è un elemento chiave di molte batterie a base alcalina, per esempio potete fare una batteria anche con:
ferro(+)-zinco(-) 1,2V simile alla nichel ferro
ferro(-) rame(+) 0,8V
rame(+) zinco(-) +2V --> 1,4V --> 0,7V
ma serve assolutamente KOH, la soda caustica non dà niente, e se volete fare grosse capacità alcaline vi servono centinaia e centinaia di chili di KOH che io non riesco a trovare!!!!!

[Ferrobattuto]

Vogliamo provare a farcelo in casa? Tu che hai le mie vecchie alcaline, potresti provare poi a sostituire l'elettrolito che c'è con quello autocostruito e vederne eventuali differenze. Ti va di provare? Usiamo il sistema suggerito da Lupo, la calcinazione, e che si può leggere anche su Wikipedia.

[Hal9000]

Sarebbe più bello trovare un fornitore di KOH a prezzo onesto anche per tante altre cose, ma ad ogni modo prima di manomettere quelle nife che sono ora in funzione preferirei prima completare le cilindriche piombo-acido

Però guarda che nelle celle di prova a base alcalina con varie coppie di metalli KOH dà molti risultati mentre NaOH nulla, quindi io dalle mie prove pratice ormai sono convinto che NaOH non è per niente equivalente a KOH nelle redox alcaline, ma per dire neanche solo più debole, proprio nulla!!
Sembrerebbe che NaOH attacca qualsiasi ossido/biossido in formazione sugli elettrodi positivi di qualsivoglia metallo in fase di carica, autoscaricando istantaneamente la cella in carica, questo il mio parere da profano osservatore nei vari esperimenti fatti in casa

[Ferrobattuto]

Sarebbe più bello trovare un fornitore di KOH a prezzo onesto anche per tante altre cose, ma ad ogni modo prima di manomettere quelle nife che sono ora in funzione preferirei prima completare le cilindriche piombo-acido

Ovviamente si, meglio che prima finisci la sperimentazione sulle cilindriche.
Comunque lì hai 26 elementi grandi da 60Ah, più diversi piccoli. Su alcuni di questi piccoli almeno si potrebbe provare con una soluzione KOH "autoprodotta" partendo dal carbonato di potassio contenuto nella cenere. Se poi si trova un produttore di potassa caustica a prezzi accessibili ovviamente è meglio. Però a quel punto rimane sempre il problema del Nichel.....
Si, immagino che la soda sia meno reattiva della potassa, poi il metallo (sodio) è differente, anche se fisicamente e chimicamente molto simile al potassio.

[Hal9000]

Stavo ripensando ai vantaggi/svantaggi delle nichel-ferro rispetto alle piombo, ma ho come l'impressione che on il senno di poi và a finire che queste famigerate nichel ferro non è che siano tanto meglio di una bella piombo robusta fatta su come dico io.

- l'elettrolita delle nife viene danneggiato dal contatto con l'aria (assorbimento CO2)
abbiamo capito che l'idrossido di potassio nell'elettrolita assorbe l'anidride carbonica dell'arcia trasformandosi in carbonato di potassio che rende inerte l'elettrolita

- l'idrossido di potassio è difficile da trovare:
per ovviare al problema sopra servirebbe fare nuovo elettrolita ad intervalli di anni e rifare tutto l'elettrolita di un eventuale grosso banco nife diventerebbe costoso oltre alle difficoltà di trovare un rivenditore di KOH

- non ammettono inversione di polarità:
è risaputo che avendo tante celle in serie durante la fase di scarica se una cella è più debole potrebbe arrivare a 0V mentre le altre erogano ancora corrente, e il fenomeno, una volta raggionto 0V, avvierebbe una ricarica della cella più debole a polarità invertita, queste celle nife hanno una variazione di tensione molto elevata durante le fasi di carica e scarica, per esempio vanno da 1,6V a 1V, quindi su 20 celle per un 24V nominale avremo una variazione da 20V a 32V, su 12V di variazione risulta difficile rilevare se una delle celle è andata a 0V e stà per invertire la sua polarità rovinandosi irrimediabilmente, servirebbe un costoso monitoraggio di ogni singola cella

- quelle nuove non sono belle come quelle del '900
al giorno d'oggi l'unico produttore raggiungibile da noi è quello cinese per conto della beutilityfree (e forse 2 altri ma molto più piccoli) in tutto il mondo e il prodotto cinese presenta i separatori tra le piastre, tanto come le piombo, quindi mi sento di speculare che tali separatori con gli anni possano riempirsi di ossidi vari e perdere la proprietà isolante aumentando l'sutoscarica o addirittura andando in corto, riducendo la vita utile tanto come le piombo commerciali.

- sedimentazione delle materie attive
aprendo le nife vecchie che mi portò ermete ho notato sul fondo dei sedimenti, quindi presuppongo che le piastre delle nichel ferro perdono materia attiva tanto come le piombo, sicuramente più lentamente (spero), ma quindi a lungo andare perderebbe capacità tanto come una piombo....

Insomma, considerato il fatto che le nichel ferro sono difficilissime da fare in fai-da-te e riflettendo su tutti questi parametri mi pare di capire che comparando una nife commerciale con una piombo fatta in casa bella robusta la piombo fai-da-te vinca alla grande anche sulle nife commerciali di oggi, l'unico incoveniente è la solfatazione, ma stò eseguendo dei test a lungo termine suelle cilindriche caricandole con impulsi induttivi da 500W, se funziona sarebbe rimosso anche questo unico problema rimanente, ma comunque con tutti i desolfatatori che oggigiorno usiamo non temiamo più neanche tanto la solfatazione, basta che la batteria non si rompa definitivamente.

Per concludere: oggi come oggi preferirei farmi su le mie piombo che comprare delle nife, non solo per il costo ma per la fiducia che riporrei nel prodotto finale

[Hal9000]

Per dovere di cronaca riporto le stesse foto che ho messo nell'altra discussione degli elementi nichel-ferro anche qui sull'argomento a loro dedicato:

[Ferrobattuto]

Le batterie ferro-nichel sono state soppiantate da quelle nichel-cadmio perché di potenza specifica superiore. Oggi sono state soppiantate da altre di potenza specifica ancora maggiore, e le batterie nichel-cadmio credo siano state eliminate per la loro tossicità.
Ma le ferro-nichel erano praticamente indistruttibili...... Pensa che quella che ha Hal9000 e che ha messo sulle foto gliele ho date io. Erano di un pacco di accumulo di un vecchio ripetitore telefonico, ormai obsoleto. Una metà di quelle sono state usate per anni, l'altra metà erano nuove, ma entrambe erano ferme da più di dieci anni. Ebbene, è bastato rimboccare l'acqua e rimetterle sotto carica e sono "ripartite" alla grande. Le ho tenute sotto per circa un anno, facendoci prove ed esperimenti vari senza che facessero una piega, poi le ho cedute ad Hal, che le ha ancora lì e ancora funzionano. Hanno almeno trent'anni....... E probabilmente durerebbero altrettanto.
Ci sono in giro "cimeli storici" recuperati da vecchie apparecchiature tedesche della II° GM che ancora funzionano. Secondo te, perché questa tecnologia è stata abbandonata? E' vero che il nichel (adesso....) costa un botto, ma quel tipo di batterie potrebbero essere tramandate di padre in figlio. Fatti due conti.....

[Hal9000]

Il nichel è il vero problema, costoso e difficile da reperire in quantitativi bassi, a dire il vero per le piastre basterebbe farle tutte di acciaio, poi far nichelare quelle positive, ma questa è solo la struttura portante e conduttiva, per le materie attive serve ossido di ferro e ossido di nichel, che leggendo vecchi manuali di provenienza edison in fase di prima ricarica si convertirebbero nelle forme opportune.

Ad ogni modo io ho avuto difficolta a contattare qualcuno che faccia nichelatura, e comunque i costi sono alti, inoltre per l'ossido di nichel ho trovato un solo fornitore ma i quantitativi sono industriali e viene considerata una sostanza pericolora quindi non saprei come giustificare una eventuale spedizione dall'estero quando arriva in dogana, poi magari sono più pericolosi i bancali pieni di detersivi che arrivano dalla cina, ma se la legge e i regolamenti dicono che l'ossido di nichel è una roba strana e i doganieri non le hanno mai trattate capirete a cosa si andrebbe in contro.....