Tło
Akumulatory NiMH (niklowo-wodorkowe) to rodzaj akumulatorów wielokrotnego ładowania. Są one wykorzystywane w wielu zastosowaniach, od aparatów cyfrowych po pojazdy hybrydowe i zastosowania przemysłowe. Popularność tych akumulatorów wzrosła w ostatnich latach, wraz ze wzrostem obaw o wpływ toksycznych komponentów na środowisko oraz zainteresowaniem recyklingiem. Większość akumulatorów NiMH można ładować kilkaset razy w ciągu całego okresu użytkowania. Charakteryzują się one również minimalnym spadkiem całkowitej mocy wyjściowej po naładowaniu.
Baterie
Akumulatory to autonomiczne jednostki, które wykorzystują reakcje chemiczne do wytwarzania energii elektrycznej. Większość akumulatorów ma konstrukcję czteroelementową. Składa się ona z elektrody dodatniej, elektrody ujemnej, elektrolitu i separatora.
W akumulatorze NiMH elektroda dodatnia jest zazwyczaj wykonana z wodorotlenku niklu, stąd nazwa „niklowo-metalowo-wodorkowy”. Elektroda ujemna jest zazwyczaj wykonana z wodorotlenku metalu, ale stosowane metale różnią się między sobą. Elektrolit to roztwór chemiczny, często wodorotlenek potasu, który umożliwia przenoszenie jonów między elektrodą dodatnią a ujemną. Separator służy do fizycznego oddzielenia elektrody dodatniej od ujemnej, ale jednocześnie umożliwia przenoszenie jonów.
Produkcja energii elektrycznej
Aby wytworzyć energię elektryczną, bateria musi być podłączona do obwodu zewnętrznego. Standardowym sposobem podłączenia baterii do obwodu jest umieszczenie jej w urządzeniu, tak aby była wyrównana z symbolami bieguna dodatniego i ujemnego. Gdy urządzenie zaczyna pobierać energię, elektrony wypływają z elektrody ujemnej, czemu towarzyszy utlenianie elektrody i uwalnianie wodoru.
Elektrony ostatecznie osadzają się na elektrodzie dodatniej, która absorbuje wodór. Wymiana jonów przez elektrolit zamyka obwód. W przypadku standardowych akumulatorów, gdy elektroda ujemna nie może już utleniać i produkować elektronów, akumulator jest martwy. W przypadku akumulatorów NiMH, konkretne metale i substancje chemiczne, które biorą w nich udział, pozwalają na odwrócenie tego procesu.
W istocie, ładowarka może wyciągać elektrony z elektrody dodatniej, powodując jej utlenienie i wydalenie wodoru. Następnie może oddawać elektrony z powrotem do elektrody ujemnej, powodując jej absorpcję wodoru. Pozwala to na wielokrotne używanie akumulatora.