Strom für die Weltraumstation
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Nickelhältige Batterien speichern die von riesigen Solarenergieanlagen erzeugte
Elektrizität.
Nickel magazine, Juni. 02 -- Beinahe 400 Kilometer über unserem Planeten spielt eine Superlegierung mit hohem Nickelgehalt eine ausschlaggebende Rolle für die Energieversorgung der internationalen Raumstation ISS. Die Nickel-Wasserstoff-Batterien, die die Elektrizität für die Raumstation liefern, sind mit Druckbehältern aus N07718, einer widerstandsfähigen Legierung mit einem Nickelgehalt zwischen 50 und 55 %, ummantelt.
"Die Legierung N07718 war seit der Entwicklung der Nickel-Wasserstoff-Batteriezellen in den 70er Jahren der Werkstoff der Wahl für diese Art von Batterien", erklärt Dan DeBiccari, der bei Space Systems/Loral die Batterieabteilung des Geschäftsbereichs Energie für Raumfahrzeuge leitet, die die orbitalen Batterieersatzeinheiten für die Raumstation liefert. "Die hervorragende Festigkeit der Legierung ermöglicht die Verwendung relativ dünnwandiger Behälter, die dem von den chemischen Komponenten erzeugten inneren Druck von 7 Megapascal widerstehen können".
Das in Palo Alto im US-Bundesstaat Kalifornien ansässige Unternehmen SpaceSystems / Loral erzeugt die Batterien und die entsprechenden Lade-/Entladevorrichtungen unter einem Vertrag mit der Boeing Company, einem der größten Auftragnehmer im Rahmen des Raumstationsprojekts. (Space Systems beschäftigt sich hauptsächlich mit der Konstruktion und dem Bau von Satelliten). Die Legierung für die Gehäuse wird von der in Huntington im US-Bundesstaat West Virginia ansässigen Special Metals Corporation, einem Hersteller von hochleistungsfähigen Nickellegierungen, geliefert.
Jede Batterie besteht aus zwei orbitalen Ersatzeinheiten, die ihrerseits jeweils 38 Batteriezellen enthalten und in der Lage sind, Spitzenströme von etwa 6.000 Watt zu liefern. Die Batterien speichern und regulieren die Elektrizität, die von den Sonnenkollektoren der Raumstation während einstündiger Perioden erzeugt wird, während derer sich die Plattform im Sonnenlicht befindet, und geben die Energie dann während der fünfunddreissig Minuten langen Intervalle, während derer die Raumstation den Schatten der Erde durchquert, an die Raumstation ab. In niedrigen Erdumlaufbahnen durchlaufen die Batterien 16 dieser Lade-/ Entladezyklen pro Tag oder etwa 30.000 Zyklen während ihrer vorgesehenen Einsatzdauer von fünfeinhalb Jahren.
N07718 bietet nicht nur Schutz gegen Rissbildung, sondern auch den Vorteil einer hervorragenden chemischen Beständigkeit gegen die aggressive Lösung, die als Elektrolyt zum Einsatz gelangt. Die chemische Reaktion erzeugt Wasserstoffgas, das für den Druck verantwortlich ist, der sich innerhalb der Zellen bildet, und die Legierung bietet auch die erforderliche Beständigkeit gegen die vom Wasserstoff verursachte Versprödung. Die Zellengehäuse werden in Form einzelner Abschnitte hergestellt, die durch ein Elektronenstrahlschweißverfahren aneinandergefügt werden. Deshalb stellen die Schweißbarkeit und die Widerstandsfähigkeit von N07718 gegen Rissbildung nach dem Schweißen wichtige Eigenschaften dar. Die nickelhaltige Legierung enthält Chrom, Molybdän, Niobium und Eisen und wird auch für die Herstellung von Gasturbinen, Raketenmotoren, Raumfahrzeuge, Kernreaktoren und Pumpen verwendet.
Die Batteriezellen enthalten auch ein Nickeldrahtgewebe und Nickelstäbe und -bänder als elektrische Leiter, während als Substrat für eine Platinelektrode chemisch geätzte Nickelfolie verwendet wird. Die Nickelhydroxidelektroden enthalten gesintertes Nickelpulver und Nickelnitrat.
Die Raumfähre Endeavor lieferte im November 2000 die ersten Batterieeinheiten an die Station, wodurch die für den Betrieb der Plattform zur Verfügung stehende Energie um das Fünffache gesteigert wurde. Gegenwärtig befinden sich sechs Batterien an Bord, erklärt DeBiccari, doch wird die Anzahl von Batterien letztendlich auf 24 steigen (insgesamt 48 orbitale Ersatzeinheiten), womit die Erzeugung von 150 Kilowatt ermöglicht werden wird.
 Space Systems/Loral, 3825 Fabian Way, Palo Alto, California, U.S.A. 94303. Tel: 1-650-852-4000 Fax: 1-650-852-6722 E-mail: crockett.cathy@ssd.local.com Website: www.ssloral.com Special Metals Corporation 3200 Riverside Drive Huntington, WV, U.S.A. 25705. Tel: 1-304-526-5628 E-mail: info@smcwv.com Website: www.specialmetals.com |
