镍氢电池电车的原理主要是基于镍氢电池的充放电化学反应来实现电能和化学能的相互转换,从而为电车提供动力,具体如下:
镍氢电池的结构基础
镍氢电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成。正极材料通常为氢氧化镍(Ni(OH)?),负极材料是储氢合金,电解液一般采用氢氧化钾(KOH)溶液,隔膜用于隔离正负极,防止短路。
工作原理
- 充电过程
- 正极反应:氢氧化镍(Ni(OH)?)与氢氧根离子(OH?)反应,失去电子,被氧化为氢氧化氧镍(NiOOH)和水,反应式为Ni(OH)?+OH?→NiOOH+H?O+e?。
- 负极反应:储氢合金(M)与水得到电子,生成金属氢化物(MH)和氢氧根离子(OH?),反应式为M+H?O+e?→MH+OH?。
- 总反应:Ni(OH)?+M→NiOOH+MH,在充电时,外部电源提供电能,使电池内部发生化学反应,将电能转化为化学能存储在电池中。
- 放电过程
- 正极反应:氢氧化氧镍(NiOOH)得到电子,与水反应生成氢氧化镍(Ni(OH)?)和氢氧根离子(OH?),反应式为NiOOH+H?O+e?→Ni(OH)?+OH?。
- 负极反应:金属氢化物(MH)释放氢离子和电子,氢离子与氢氧根离子结合生成水,反应式为MH→M+H?+e?,H?+OH?→H?O。
- 总反应:NiOOH+MH→Ni(OH)?+M,放电时,电池内部的化学能转化为电能,为电车的电机等设备提供电力,使电车运行。
过充过放反应
- 过充电:在充电后期,如果继续充电,正极会产生氧气,负极的储氢合金可以消耗氧气,避免电池内压过高。
- 过放电:一般来说,镍氢电池过放电时,负极会释放氢气,而在电池设计中,会通过一些措施来抑制氢气的大量产生和积累,保证电池的安全性和稳定性。