خلفية
بطاريات NiMH، أو بطاريات هيدريد النيكل والمعدن، هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن. تُستخدم في أغراض متنوعة، بدءًا من الكاميرات الرقمية ووصولًا إلى المركبات الهجينة والتطبيقات الصناعية. وقد ازدادت شعبية هذه البطاريات في السنوات الأخيرة مع تزايد المخاوف بشأن التأثير البيئي للمكونات السامة والاهتمام بإعادة التدوير. يمكن شحن معظم بطاريات NiMH مئات المرات على مدار عمرها الافتراضي، كما أن انخفاض الطاقة الإجمالي المُنتج منها بعد شحنها ضئيل للغاية.
البطاريات
البطاريات وحدات مستقلة تستخدم تفاعلات كيميائية لإنتاج الكهرباء. معظم البطاريات ذات تصميم رباعي المكونات: قطب موجب، وقطب سالب، وإلكتروليت، وفاصل.
في بطاريات النيكل-هيدريد المعدني، يتكون القطب الموجب عادةً من هيدروكسيد النيكل، ومن هنا جاء اسم "نيكل-هيدريد معدني". أما القطب السالب، فيتكون عادةً من مادة هيدريد معدني، ولكن تختلف المعادن المستخدمة. الإلكتروليت هو محلول كيميائي، غالبًا ما يكون هيدروكسيد البوتاسيوم، يسمح بنقل الأيونات بين القطب الموجب والسالب. يُستخدم الفاصل لفصل القطبين الموجب والسالب ماديًا، ولكنه يسمح بنقل الأيونات.
إنتاج الكهرباء
لإنتاج الكهرباء، يجب توصيل البطارية بدائرة خارجية. الطريقة التقليدية لتوصيل البطارية بالدائرة هي وضع البطارية في جهاز بحيث تكون البطارية متوازية مع الرمزين الموجب والسالب. بمجرد أن يبدأ الجهاز بسحب الطاقة، تتحرك الإلكترونات من القطب السالب، ويصاحب ذلك أكسدة القطب وإطلاق الهيدروجين.
ستترسب الإلكترونات في النهاية في القطب الموجب الذي سيمتص الهيدروجين. تُكمل عمليات التبادل الأيوني عبر الإلكتروليت الدائرة. في البطاريات القياسية، عندما لا يستطيع القطب السالب التأكسد وإنتاج الإلكترونات، تُصبح البطارية فارغة. أما في بطاريات النيكل-هيدريد المعدني (NiMH)، فإن المعادن والمواد الكيميائية الخاصة المستخدمة تسمح بعكس العملية.
باختصار، يستطيع الشاحن سحب الإلكترونات من القطب الموجب، مما يؤدي إلى أكسدته وطرد الهيدروجين. ثم يعيد الإلكترونات إلى القطب السالب، مما يؤدي إلى امتصاصه للهيدروجين. هذا يسمح باستخدام البطارية مرارًا وتكرارًا.