بطاريات النيكل والحديد (Ni-Fe)، والمعروفة أيضًا باسم بطاريات النيكل القلوية أو بطاريات إديسون هي بطاريات قابلة لإعادة الشحن ذات عمر افتراضي طويل وعمق تفريغ مرتفع (DoD) وسمعة طيبة في المتانة، يمكن للبطارية أن تتحمل الشحن الزائد والإفراط في الشحن وقصر الدائرة ومع ذلك تدوم 20 عامًا أو أكثر.

ما هي بطارية الحديد والنيكل؟

بطارية النيكل والحديد (Ni-Fe)، هي بطارية قابلة لإعادة الشحن، بها صفائح موجبة من أكسيد النيكل (III)، وألواح سالبة من الحديد، مع إلكتروليت من هيدروكسيد البوتاسيوم، حيث يتم الاحتفاظ بالمواد الفعالة في أنابيب فولاذية مطلية بالنيكل أو جيوب مثقبة، كما أنها بطارية قوية جدًّا تتحمل إساءة الاستخدام (كالشحن الزائد، والإفراط في التفريغ، والقصور في الدائرة الكهربائية).

يمكن أن تتمتع بعمر طويل جدًّا حتى لو تم علاجها، وغالبًا ما يتم استخدامه في حالات النسخ الاحتياطي، حيث يمكن شحنه باستمرار، ويمكن أن يستمر لأكثر من 20 عامًا، ونظرًا لانخفاض الطاقة النوعية، وسوء الاحتفاظ بالشحن، وارتفاع تكلفة التصنيع، فقد حلّت أنواع أخرى من البطاريات القابلة لإعادة الشحن محل بطارية النيكل والحديد في معظم التطبيقات.

عيوب بطاريات الحديد والنيكل

لكن العيوب هذا النوع من البطاريات تفوق المزايا فمنها:

• التكلفة

تبلغ التكلفة الأولية 30٪ على الأقل فوق بطارية الرصاص الحمضية المتطورة ذات الحجم المماثل (مع الأخذ في الاعتبار الطاقة القابلة للاستخدام) وأيضًا لا تزال أغلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون.

• الكفاءة

تتميز بطاريات النيكل والحديد بكثافة طاقة أقل وقوة نوعية أقل مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية (أو من ناحية عامة فهي أقل كفاءة)، تأخذ الخلايا شحنة ببطء، وتتخلى عنها ببطء (لا يمكنها توفير طفرات طاقة كبيرة مفاجئة)، هذا يعني أن المرء سيحتاج إلى المزيد من البطاريات والمزيد من الألواح الشمسية لتحقيق ناتج نظام طاقة “قياسي” قائم على حمض الرصاص، بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بطاريات Ni-Fe بمعدل تفريغ ذاتي كبير يبلغ 1٪ يوميًّا.

• تحتاج لتهوية مستمرة

إنها تنتج الكثير من الهيدروجين، مطلوب استخدام الغاز يوميًّا للحصول على الأداء المتوقع، غاز الهيدروجين متفجر، لذا فإن التهوية الجيدة أمر حتمي.

• التوافق

لا تدعم معظم المعدات الشمسية خصائص بطاريات Ni-Fe، نافذة الجهد واسعة جدًّا لدرجة أنه من المحتمل أن تغلق المحولات القياسية نفسها جيدًا قبل تفريغ البطارية بالكامل، ومن ثم فإن الادعاءات مثل “السعة القابلة للاستخدام بنسبة 100٪” مبالغ فيها؛ مما سيزيد من التكلفة والحجم والصيانة.

• الحجم والوزن

جهد الخلية هو 1،2 فولت، لذلك تحتاج إلى 40 خلية لتشكيل بنك بطارية 48 فولت، حتى أن بطاريات البطاريات الأصغر تزن طنًّا بسهولة، هذا يضيف إلى تكلفة الشحن والتخزين (صندوق البطارية / أبعاد الغرفة) والتركيب والصيانة.

• الصيانة المستمرة

معظم البطاريات المباعة هذه الأيام مصنفة على أنها “لا تحتاج إلى صيانة”، لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية ذات الخلايا الرطبة متوفرة وربما أفضل من تقنية الخلايا الجافة، ولكن RPC لا توصي بها لأن الوقت قد أظهر أنه في مرحلة ما سيتم إهمال الصيانة، في حين أن بطاريات Ni-Fe قد تصمد أمام مثل هذه العلاجات دون تلف، فإن أدائها سينخفض بالتأكيد، يجب فحص بطاريات Ni-Fe وتزويدها أسبوعيًّا، فحص وتعبئة 40 خلية يستغرق وقتًا طويلًا ومملة، علاوة على ذلك، في كثير من الأحيان يجب استبدال محلول الإلكتروليت بالكامل – تمرين فوضوي ومكثف العمالة.

مميزات بطارية النيكل والحديد

• وزن هذه البطارية أقل من أنواع البطاريات الأخرى؛ لأنها تحتاج إلى كمية أقل من الإلكتروليت، كما أن الألواح أخف وزنًا.
• عمر الخدمة للبطارية أعلى بكثير بسبب الأحكام المختلفة التي تم اتخاذها.
• هذه الأنواع من البطاريات أقوى، ولها هيكل متين بسبب الهيكل الفولاذي، ولهذا السبب فهي لا تتأثر بالاهتزازات أو الصدمات والتيارات الثقيلة ولا تعاني من قصر الدائرة.

صيانة ورعاية بطاريات حديد النيكل

نحن نعلم بالفعل أن هذه البطاريات تحتاج إلى صيانة أقل من أنواع البطاريات الأخرى، يتمثل الإجراء الاحترازي الرئيسي الذي يتم اتخاذه لهذه الأنواع من البطاريات في الحفاظ على مستوى الإلكتروليت الموجود داخل البطارية، لأنه إذا أصبح مستوى الإلكتروليت أقل من الألواح الموجودة بالداخل، فإن البطارية تتلف بسرعة كبيرة، وتتعرض البطارية لأضرار لا رجعة فيها، ولمنع حدوث ذلك يجب ملء البطارية بالماء المقطر مرة واحدة على الأقل في الأسبوع، هناك صيانة أخرى مطلوبة لهذه البطارية وهي تغيير محلول الإلكتروليت من وقت لآخر، عندما تنخفض الجاذبية النوعية للمحلول إلى أقل من 1.16 يتم تغيير المنحل بالكهرباء، وأخيرًا، من المهم مراعاة ضرورة تفريغ البطارية إلى صفر فولت قبل إخراجها للصيانة لفترة طويلة.