Bateria de Níquel-ferro, primeiras experiências

[antonio favaro filho]

Bateria de Níquel-ferro, primeiras experiências

Consegui afinal obter uma amostra do hidróxido de níquel - fica uma pasta verde-maçã.
Ganhei de um amigo que tem empresa de galvanização, um litro de solução de Sulfato de níquel. Reagindo a solução com soda caústica, por precipitação, após várias "lavagens", ficou o hidróxido de níquel.
Cortei pedaços de malha metálica para fazer as placas (fiz tipo envelopes). Na placa positiva, niquelei a tela, e com nylon 120 fios (de serigrafia), um pacotinho costurado para conter o hidróxido de níquel. Para as negativas, tirei a galvanização da tela com Percloreto de ferro, deixando apenas no arame de ferro, e enchi o "envelope" com bom-bril, bem apertado.
Para o eletrólito, usei solução aquosa de Hidróxido de Potássio.
E um  carregador de baterias automotivas, para dar a carga.

Dá para ver como ficou nas fotos anexas

(Ficaram ruinzinhas, pois usei uma máquina que não conhecia a regulagem, mas dá para entender a montagem)

Por hora, está pegando alguma carga. Quando tiro do carregador estão com 1,45 volts, mas no dia seguinte, decaiu bastante, para 0,6 volts.  Mas é só o começo. Havendo progressos, compartilho com o grupo.

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[Flavio Alexandre]

Que legal Antônio.
Ótima iniciativa sua, o Brasil está precisando de baterias alternativas, vai fundo!
Abraços,

2009/7/21 antonio favaro filho <ag_f...@yahoo.com.br>

--
Flávio Alexandre

[Equetus]

Isso é bom mesmo, nunca imaginei que tivesse alguém no grupo
pesquisando sobre bateria. Vai fundo.

On 22 jul, 12:21, Flavio Alexandre <fla...@gmail.com> wrote:
> Que legal Antônio.
> Ótima iniciativa sua, o Brasil está precisando de baterias alternativas, vai
> fundo!
> Abraços,
>

> 2009/7/21 antonio favaro filho <ag_fav...@yahoo.com.br>

>
>
>
>
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> > Bateria de Níquel-ferro, primeiras experiências
>
> > Consegui afinal obter uma amostra do hidróxido de níquel - fica uma pasta
> > verde-maçã.
> > Ganhei de um amigo que tem empresa de galvanização, um litro de solução de
> > Sulfato de níquel. Reagindo a solução com soda caústica, por precipitação,
> > após várias "lavagens", ficou o hidróxido de níquel.
> > Cortei pedaços de malha metálica para fazer as placas (fiz tipo envelopes).
> > Na placa positiva, niquelei a tela, e com nylon 120 fios (de serigrafia), um
> > pacotinho costurado para conter o hidróxido de níquel. Para as negativas,
> > tirei a galvanização da tela com Percloreto de ferro, deixando apenas no
> > arame de ferro, e enchi o "envelope" com bom-bril, bem apertado.
> > Para o eletrólito, usei solução aquosa de Hidróxido de Potássio.
> > E um  carregador de baterias automotivas, para dar a carga.
>
> > Dá para ver como ficou nas fotos anexas
>
> > (Ficaram ruinzinhas, pois usei uma máquina que não conhecia a regulagem,
> > mas dá para entender a montagem)
>
> > Por hora, está pegando alguma carga. Quando tiro do carregador estão com
> > 1,45 volts, mas no dia seguinte, decaiu bastante, para 0,6 volts.  Mas é só
> > o começo. Havendo progressos, compartilho com o grupo.
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[ag_favaro]

Boas notícias.

Depois de uma recolocação das placas, diluição maior do eletrólito,
limpeza de depósitos no fundo da cuba e nova recarga, os três
conjuntos de placas estão a mais de 24 horas mantendo a voltagem
esperada de 1,25 volts.
Permanecendo por mais tempo a estabilidade de voltagem, o segundo
passo será medir a capacidade de carga armazenada.

[José Américo Jorge Souza]

AG   Voce é o cara!!!!   Que espetacular estas suas experiências com este tipo de bateria. Ela é fantastica pois tem vida util quase ilimitada. Um amigo meu soube que existem destas baterias com mais de 80 anos de funcionamento.   Creio que será muito interessante desenvolvermos este tipo de bateria para o uso em VEs, pois o custo de operação dos VEs cairia bastante, pois não se teria de trocar as baterias.   O teu trabalho está sendo pioneiro do Brasil, pois até agora não tem mais ninguem desenvolvendo este tipo de produto, pois creio que tenham somente chegado ao Brasil algumas baterias Edison importadas mas não chegaram a ser fabricadas aqui.   Voce está dando um passo importantissimo para a construção dos VE, pois pode-se imaginar a vantagem em não só se construir o proprio VE mas também as baterias?   Parabéns pela iniciativa e que mais pessoas do grupo ajudem neste desenvolvimento.   No que puder ajudar conte comigo.   Um grande abraço   José Américo --- Em qua, 22/7/09, ag_favaro <ag_f...@yahoo.com.br> escreveu:

[fabianok]

Fantástico!!

A um bom tempo eu planejava fazer uma bateria destas porque acredito
que sejam as melhores baterias de custo x benefício para um VE!!

Nossa EXCELENTE seu projeto! Por favor nos deixe informados sobre o
progresso! Seria legal nos dizer o custo e onde conseguiu cada um dos
componentes. Por exemplo: Hidróxido de Potássio onde conseguiu? Já
tinha pesquisado um pouco e nunca achei para vender.

Abraços e boa sorte no projeto!!

[ag_favaro]

Por exemplo: Hidróxido de Potássio onde conseguiu? Já
> tinha pesquisado um pouco e nunca achei para vender.

Fabiano,

É bom saber que pretende replicar a bateria de Edison, também. Assim
poderemos trocar experiências.
O hidróxido de potássio pode ser adquirido em farmácias de
manipulação. Este produto é muito usado na correção de Ph, para
reduzir a acidez, pois é menos agressivo que a soda caústica (que
também pode ser usada como eletrólito de baterias alcalinas).

Estas baterias foram desprezadas pela grandes indústrias, então alguma
coisa de ruim pode existir nelas. Porém como a literatura afirma serem
muito duráveis, se conseguir fazer uma "em casa" que funcione legal, o
fator custo/benefício pode ficar muito favorável.

[Paulo PRecursor]

Amigos,

Vejam o arquivo "BATERIA EDSON.pdf" que adicionei à sessão ARQUIVOS.
Parece um pouco desencorajador.

Paulo

[ag_favaro]

Ótimo este arquivo. era o que vinha querendo achar faz muito tempo.
Não tinha conhecimento destas minúncias do sistema.
Mas não é desencorajador. Na verdade é preciso considerar que naqueles
tempos não havia acesso aos materiais sintéticos, e como as soluções
cáusticas atacam ao vidro, restou apenas a chapa de ferro com muito
níquel eletrolítico para proteção.
Certamente o carro elétrico industrial usará tecnologias diferentes.
Aposto nesta para o carro elétrico feito na garagem, fundo de quintal.

[Kraftwerk]

Até agora, a taxa de auto-descarga dessa bateria é alta. Não tenho os
valores.

Não tenho informações de densidade energética dela, mas em volume é para
ser mais leve que as chumbo ácido. Resta saber quantos Wh/kg ela pode
render, com relação as chumbo.

E antigamente o chumbo era mais abundante e até relativamente barato. É
mais uma razão para esse tipo de bateria se popularizar mais do que as
baterias de Edson. Parafraseando com a história do automóvel
elétrico....Tal como a gasolina, que era mais barata e abundante do que
a energia elétrica nos idos de 1900... Pode-se tratar de um paradigma.

ah, faz tempo que vi no evalbum um cara que usa essas baterias de édson.
No reboque inclusive. Tem até esquema hidraúlico (tubulações) para
manutenção dessas baterias.

Kraftwerk

ag_favaro escreveu:

[Paulo PRecursor]

Realmente, espero que tecnologia atual torne esta bateria viável.

Quanto à auto-descarga, seria este um problema real?
Pensando em como um VE vai ser usado, parece que não.
Passa a noite na garagem sendo recarregado, é desplugado e
imediatamente entra em uso.
Qual problema a auto-descarga causou?
De fato, nenhum. Nem há tempo para a auto-descarga.
Claro que ao longo do dia ela se manifesta, mas não é significativa
até a próxima recarga.


Paulo

[nivaldo arnold]

A descarga nas baterias Nife é mais rapida em comparação que as Chumbo/Acido mas nesta caracteristica que reside uma de suas vantagens principais.
Ela, a NiFe, é imensamente mais resistente que a chumbo/acido resistindo a quase infinitas cargas e descargas sem se deteriorar e perder suas caracteristicas de acumulador de eletricidade.
Ao meu ver ideal para funcionar como "tanque" de combustivel em um veiculo de tração elétrico.

[ag_favaro]

O arquivo disponibilizado pelo Paulo Precursor mostrou-me um erro
conceitual no meu experimento. Estava usando o pólo negativo em tela e
lã de aço, quando na verdade é o òxido de ferro que deveria estar ali,
Embora tenho recebido alguma carga mesmo assim
Desmontei as placas, e vou "enferrujar" as placas negativas. Quando
montar novamente, vamos ver como fica.

[Paulo PRecursor]

Amigos,


Desculpem a ignorancia neste assunto.
Minha praia é a eletronica, em suas várias formas.
Também vejo este tipo de bateria como séria candidata aos VEs,
melhores que as pesadas de chumbo.

Porque a bateria Ni/Fe não é de óxido de niquel sobre placas de
niquel, e óxido de ferro sobre placas de ferro?
Isto me intriga. Quem pode explicar?


Paulo

[Kraftwerk]

Tem fabricante chinês desta bateria NiFe, já foi postado no fórum.

Só um detalhe discordo,.. acredito que a auto-descarga continua
acontecendo mesmo durante a carregamento das baterias. Ou seja, durante
a noite, quando estiver carregando, uma corrente extra deve ser
considerada para cobrir essa auto-descarga.

Claro que não impedirá o uso de bateria NiFe, mas isso significa consumo
maior de corrente do que se fosse abastecer as chumbo-ácidas. Resta
saber se vale a pena mesmo.

Fui procurar saber quanto de taxa de alto-descarga das NiFe e encontrei
um link, de outubro de 2008, que foi um balde de aǵua fria para mim
sobre o assunto baterias NiFe,

http://novaenergia.net/forum/viewtopic.php?f=32&t=8365

Cópia do texto do Jmal:

""Os pontos positivos parecem excelentes mas na verdade não são bem assim;

- os 5 kg não é uma bateria de 12v 122 ah, mas sim para uma célula de
1.2 volts, portanto para 12 v será 10células e 10x mais de peso, cerca
de 50 kg, mais pesadas que as de chumbo, a sua densidade energética é
mais baixa que as de chumbo. Um pack de 48v 40 ah para uma scooter teria
cerca de cerca de 65-68 kg.

- Elas têm uma grande queda de tensão durante a descarga, quando
carregadas têm 1.75 volts e descarregadas têm 0.5 volt, imaginamos que
numa scooter eléctrica temos estas células, teria-mos de ter 40 células
de 40 ah, o que seriam também BMS, já que estas também necessitam deles,
e portanto quando carregadas tinham cerca de 70 volts, e quando
descarregadas cerca de 20-25 volts, é uma grande diferença, com o
controlador actual da scooter, quando carregadas dava por exemplo 60
km/h, e a meia carga já só dava 30 km/h, para atenuar este efeito teria
de ser usado um controlador especial para minimizar este efeito.

- Preço, são pouco mais baratas que as de lítio de tecnologia LifePo4
que ficam +- a 0.81$ (USD) por watt, enquanto as NiFe ficam a 0.69 $ (USD)

- Têm uma grande longevidade mas em termos de ciclos ainda não encontrei
informação sobre isso, o que interessa num VE são muitos ciclos de
carga/descarga.

- Têm também como todas as células que utilizam níquel uma grande taxa
de auto-descarga, segundo esse pdf em apenas 10 dias perde cerca de 10%
de energia. as de litio andam pelos 3% aos mês

- Tempo de carga muito longo, a carga rápida é de 4 horas.

- Baixa eficiência 65 %, contra os 90-98 % das LiFe


Portanto com este pontos negativos não admira que tenham morrido apesar
de ainda se fabricarem. ""

bem... diante disso... Diversas páginas na net que li mostravam que as
NiFe eram mais leves que as chumbo-ácidas, mas esse link me mostrou o
contrário.
E a taxa de auto-descarga, que em um mês perde 30% de energia, não fiz
as contas de custos, mas parece-me que não compensa. Vou continuar na
chumbo-ácida, salvo novas informações.

Para quem quiser continuar fazendo experiência com NiFe, a informação de
que esse tipo de bateria são utilizadas em sistemas solares
foto-voltaicos, serve como incentivo. Entendi que as baterias Níquel
Ferro tem melhor retorno para esses sistemas solares por causa de sua
baixa manutenção e número maior de ciclos, do que se fosse utilizados
chumbo-acido.

Eu mesmo já havia feito as contas com sistema solar para a minha casa
ano passado, não tão potente assim, mas mostrou que não há economia real
usando chumbo-ácidas.

Vejam a casa dessa figura,.... instalou sistema solar de 7kw, usando
bateria NiFe e células foto-voltaicas.
http://www.beutilityfree.com/content/

Kraftwerk

Paulo PRecursor escreveu:

[fabianok]

E então como foram os testes?
Foram concluídos? Como ficou??
Abraços!!

[ag_favaro]

Alertado pelo arquivo postado pelo colega Paulo PRecursor, percebi que
estava cometendo um erro conceitual com o polo negativo. Para um teste
rápido, submeti os polos preenchidos com "BomBrill" à uma noite em
solução de Peróxido de Hidrogênio (enferrujou, então consegui o óxido
de ferro, ao menos superficialmente). Como resultado, o sistema
manteve a voltagem de 1,2 v, por umas aproximadas 72 horas, decaindo
progressivamente então.
Preciso alterar a construção, pois uma única cuba apresenta baixa
voltagem, dificultando testes objetivos. Quero reconstruir de forma a
obter ao menos 6 volts (5 células em série). Em voltagens maiores
poderei manter uma lãmpada de potência conhecida acesa, monitorando
então o desempenho relativo entre carga recebida e carga devolvida.
Assim que puder testar, pretendo compartilhar os resultados.

[AlePietro]

Parabens agFavaro 

  Gostaria de fazer algum desenvolvimento e pesquisas na área armazenamento de energia (baterias), dentro de alguns meses,  

Uma que um dia espero desenvolver é um Flywheel, 

 ou se até la tiver super-capacitores acessíveis no mercado melhor ainda.

[UOL - Nildo Macedo Filho]

Olá Antonio

 

Boa tarde.

 

 

Será que, é possível fabricar essas baterias de 12 V , 200 A  , para eu poder colocá-las no meu EV   ?

 

Grato.

 

 

Nildo Macedo Filho.

Presidente Epitácio-SP.

[ag_favaro]

Nildo, existe um longo caminho pela frente ainda.
No útimo teste que fiz, separei em três cubas diferentes e consegui
uma voltagem de 4 volts (o padrão seria 3,6, mas pode ser erro de
multímetro). Liguei uma lanterna oroginalmente de 6 volts, e
apresentou um brilho respeitável. Porém durou pouco, menos de 1 minuto
de luz.
A luta continua ...

[UOL - Nildo Macedo Filho]

Boa noite Antonio ...

Saudações.


Fico contente pelo progresso do teste com as pequenas baterias.
Lembro que, as baterias originais do Itaipu eram elecoidais de 2 volts e 200
amperes. Não entendi porque o saudoso João optou em não usar baterias com
placas quadradas. Será que, com placas redondas melhora o desempenho ?
Grato.
Nildo.

[ve rox!]

Olha esse site australiano:

http://www.ironcorebatteries.com.au/page8.php

E se agente comprasse uma para desmontar e copiar?

[Roberto Coutinho]

Estou tentando fazer a bateria de niquel ferro também.

Então comecei a fazer uma célula:

Em uma tampa de caixa de CD-ROM virgem, coloquei uma placa de niquel e uma de ferro com uma solução de 30% KOH, para 700 ml de água são 210 g de KOH.
Coloquei uma fonte de celular com um conversor DC-DC regulado para dar carga de 1,6V.
Quando eu tirava a fonte para testar a auto-descarga a tensão durava uns 3 minutos, então pesquisando vi que precisava fazer um tratamento na placa de ferro (eletrodo negativo) para oxidar-lá, ou seja, enferrujá-la.

1o. processo de enferrujamento fiz utilizando soda caústica (NaOH) que ficou aproximadamente 45 dias para eu iniciar os testes.

Após obter a placa de ferro enferrujada, testei novamente a célula, coloquei para carregar e para minha surpresa o processo de auto-discarga começou a durar a proximadamente 3hs, de 1.6v para 1.0v está durando 3hs agora.
Não cheguei nos seus resultados de manter a tensão há 1,2v por mais de 24 horas.

2o. processo de enferrujamento Então utilizei 3 camada de papel higiênico (folha finas de papel) com vinagre nos 2 lados da placa de ferro e deixei 5 dias para fazer o processo de ferrugem na placa.
Vou fazer os testes de carga e auto-descarga para ver se fica melhor que o 1o. processo de enferrujamento.

Ainda não estou fazendo nenhum tratamento na placa de niquel (eletrodo positivo), estou tentando conseguir o hidróxido de niquel para fazer novos testes e como você diz a luta continua...

Veja a foto do meu teste, o multímetro está na escala de 2000mv, ou seja 1594mv é 1,59v.