Batería de Hidruro Metálico de Níquel – Funcionamiento
Introducción a las Baterías NiMH
La batería de hidruro metálico de níquel (NiMH) es un tipo de batería recargable que se introdujo comercialmente en 1989. Compuesta por un electrodo positivo de hidróxido de níquel y un electrodo negativo de un hidruro metálico (una aleación absorbente de hidrógeno), estas baterías han ganado popularidad, especialmente en vehículos eléctricos híbridos. Representan el 10% del mercado total de baterías recargables, ofreciendo un 40% más de energía específica en comparación con las baterías de NiCd (níquel-cadmio).
Composición y Química de la Batería NiMH
Una celda típica de NiMH contiene:
- Cátodo: Una placa de electrodo positivo de óxido-hidróxido de níquel(III).
- Ánodo: Una aleación hidruro metálica que absorbe hidrógeno.
- Separador.
- Electrolito: Una solución alcalina de hidróxido de potasio (KOH).
El material M en el electrodo negativo de una celda NiMH es un compuesto intermetálico. Se han desarrollado diversas aleaciones para esta aplicación, siendo las basadas en los intermetálicos AB5 las más importantes y versátiles comercialmente.
Funcionamiento de la Batería NiMH
En el ánodo, durante la descarga, el hidrógeno ligado en el hidruro metálico MH se oxida, formando un protón y metal en estado de oxidación 0 según la reacción:
MH + OH– → M + H2O + e–
Los protones resultantes reaccionan con los iones hidróxido de la solución KOH para formar agua. El potencial redox es aproximadamente -0.83 V.
El separador contiene el electrolito y evita el contacto directo con el electrodo positivo. El cátodo consiste en una hoja de hidróxido de níquel y óxido de níquel hidratado. Aquí, el níquel en estado de oxidación +III se reduce a níquel en estado de oxidación +II:
NiO(OH) + H2O + e– → Ni(OH)2 + OH–
La reacción global durante la descarga es:
NiO(OH) + MH → Ni(OH)2 + M
Este proceso hace que este polo se convierta en el electrodo positivo. El voltaje redox de la reducción es aproximadamente 0.49 V. El voltaje total de la reacción redox es E0 = 0.49V – ( – 0.83V) = 1.32V.
Energía Específica y Precauciones
La energía específica de una celda NiMH es de aproximadamente 80 Wh/kg, casi tan alta como la de una celda alcalina y más del doble que la de una batería NiCd. Sin embargo, las baterías NiMH son sensibles a la sobrecarga, el sobrecalentamiento, la polaridad incorrecta y la descarga profunda.
Ventajas y Aplicaciones
Las baterías NiMH ofrecen varias ventajas sobre las NiCd, incluyendo mayor capacidad y menor efecto memoria. Su ausencia de cadmio tóxico las hace más amigables con el medio ambiente. Hoy en día, su uso es extenso en vehículos híbridos eléctricos y en dispositivos portátiles como computadoras personales.
