Τα μέταλλα της μπαταρίας στην ενεργειακή μετάβαση: νικέλιο και τα κοιτάσματά του = The battery metals in energy transmission. Nickel and its deposits.

Περίληψη

Η υπερθέρμανση του πλανήτη έχει ως αποτέλεσμα την αναζήτηση εναλλακτικών ενεργειακών λύσεων κυρίως όσο αφορά τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τόσο στην κίνηση όσο και στη βιομηχανία αλλά και την οικιακή χρήση το πέρασμα σε ήπιες ανανεώσιμες μορφές ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική. Σε αυτή την περίπτωση ή παραγόμενη ενέργεια δεν μπορεί να ρυθμιστεί ανάλογα με τις καταναλωτικές απαιτήσεις αφού εξαρτάται από τα καιρικά φαινόμενα (φως, άνεμος). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αναζήτηση τρόπων αποθήκευσής της σε ώρες που η ζήτηση είναι μικρή και την απόδοσή της όταν υπάρχει αύξηση της κατανάλωσης. Οι μπαταρίες διαδραματίζουν πολύ σημαντικό όλο σε αυτό το κύκλο (παραγωγή - αποθήκευση - κατανάλωση).
Η μπαταρία είναι μια συσκευή που μπορεί να μετατρέπει, μέσα από οξειδοαναγωγικές διεργασίες, την χημική ενέργεια σε ηλεκτρική (εκφόρτιση), ενώ οι επαναφορτιζόμενές μπορούν να μετατρέψουν την ηλεκτρική σε χημική (φόρτιση) και να την αποθηκεύσουν με τον τρόπο αυτό, για μελλοντική χρήση. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιούνται μια σειρά από μέταλλα που πρέπει να πληρούν βασικές προϋποθέσεις όπως μικρό βάρος και κόστος και να είναι όσο δυνατόν πιο φιλικά προς το περιβάλλον μειώνοντας το αποτύπωμα σε CO2 σε όλα τα στάδια (εξόρυξη, χρήση, ανακύκλωση).
Από τα μέταλλα που βρίσκουν βιομηχανική εφαρμογή σε την παραγωγή μπαταριών είναι το νικέλιο (Ni). Η πρώτη μπαταρία Ni / Fe κατασκευάστηκε από τον Σουηδό Jungner το 1897 και το 1901 αντικατέστησε το σίδηρο (Fe) από κάδμιο (Cd), ενώ η μαζική χρήση των μπαταριών NiCd εμφανίστηκε από τα μέσα του 20ου αιώνα. Το νικέλιο εντοπίζεται σε βασικά - υπερβασικά πετρώματα και εξάγεται από λατερίτες και σουλφίδια.
Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται μια γενική επισκόπηση της αρχής λειτουργίας των μασταριών, ως μέσων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, με έμφαση στις μπαταρίες: Νικελίου Καδμίου, Νικελίου Υδριδίων μετάλλων και Νατρίου - Χλωριούχου Νικελίου. Ενώ περιγράφονται κοιτάσματα νικελίου σε τρεις από τις χώρες με τα μεγαλύτερα αποθέματα.
Α) Ινδονησία: σε λατερίτες από τα νησιά Sulawesi και Halmahera.
Β) Καναδά: σε θειούχα μαγματικά κοιτάσματα από την περιοχή Sudbury, Οντάριο.
Γ) Ρωσική Ομοσπονδία: σε θειούχα μαγματικά κοιτάσματα από τις περιοχές Norilsk (Σιβηρία) και στη Χερσόνησο Kola (στα βόρεια σύνορα με Φιλανδία)

Global warming results in the research for alternative energy solutions as an alternative of fossil fuels. This results in both cars and industry as well as in domestic use switching to renewable energy such as solar and wind. In this case, the produced energy cannot be regulated according to consumption requirements since it depends on availability of sun and wind. This results in the search for ways to store produced power, at times when demand is low and its performance when there is an increase in consumption. Batteries play a very important role in this cycle (production - storage - consumption).
A battery is a device that can convert, through redox processes, chemical energy into electrical energy (discharge), while rechargeable batteries can convert electrical energy into chemical (charge) and store it for future use. For their construction, a series of metals are used that must fulfill basic requirements such as light weight and low cost and be as environmentally friendly as possible by reducing CO2 emissions at all stages (extraction, use, recycling).
Among the metals that find industrial application in the production of batteries is nickel (Ni). The first Ni / Fe battery was manufactured by the Swede Jungner in 1897 and in 1901 he replaced iron (Fe) with cadmium (Cd), while the mass use of NiCd batteries appeared from the middle of the 20th century. Nickel is found in mafic and ultramafic rocks and is extracted from laterites and sulfides.
In this paper, description on batteries construction and operation is presented a general, especially in batteries: Nickel Cadmium, Nickel Metal Hydride and Sodium - Nickel Chloride. Furthermore, nickel deposits are described in three of the countries with the largest reserves:
A) Indonesia: in laterites from Sulawesi and Halmahera islands.
B) Canada: in sulfide magmatic deposits from the Sudbury area, Ontario.
C) Russian Federation: in sulfide magmatic deposits from Norilsk (Siberia) and the Kola Peninsula (on the northern border with Finland).