Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и для чего нужен электролит

Многие автолюбители задают себе вопрос о том, какая кислота залита в аккумуляторе автомобиля. По незнанию высказываются различные неверные предположения. Кто-то говорит, что там соляная кислота. Некоторые считают, что там вода. Пора внести ясность в этот вопрос. В свинцово-кислотном аккумуляторе автомобиля залита серная кислота. Если выражаться совсем точно, то залит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Этот раствор получил название электролит.

 

Содержание статьи

Применение серной кислоты и её сорта

Вообще, в качестве электролита в некоторых видах автомобильных аккумуляторов может использоваться щёлочь. Например, никель-кадмиевый или никель-железный тип АКБ. Есть ещё группа гелевых аккумуляторов AGM и GEL, где электролит находится в связанном состоянии. Но это тот же раствор серной кислоты. Просто он либо переведён в гелеобразное состояние с помощью добавок (GEL), либо им пропитано стекловолокно (AGM). Наиболее распространёнными на сегодняшний день остаются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Поэтому речь пойдёт именно о водном растворе серной кислоты, предназначенном для заливки в АКБ.

Электролит



Дистиллированная вода

Серная кислота используется в самых разных отраслях народного хозяйства. К примеру, с её помощью очищается поверхность металла перед нанесением покрытия, она используется при приготовлении различных синтетических красителей. Кроме того, серная кислота востребована в сфере производства удобрений, взрывчатки, фармакологической промышленности, переработке нефти.

Серная кислота нашла широкое применение при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов для автомобилей. Концентрация кислоты в электролите составляет 30-35 процентов (вес.). Остальное дистиллированная вода. Использовать обычную водопроводную воду нельзя, поскольку в ней содержатся соли различных металлов. Их попадание в аккумулятор автомобиля значительно сократит срок его службы.


В бытовой сфере концентрации Н2SO4 в 30 процентов достаточно, но в сфере производства часто используется серная кислота более высокой концентрации. Концентрированную серную кислоту получают в две стадии. На первой стадии концентрация доводится до 70 процентов, а затем увеличивают до 98 процентов. Серная кислота такой концентрации наиболее пригодна для последующего хранения. Возможно, получение концентрации 99 процентов, но в дальнейшем из-за потери SO
3
она снижается до 98,3 процента.

Существуют основные сорта серной кислоты, которые перечислены ниже:

  • Башенная или нитрозная. Концентрация 75 процентов. Плотность этого сорта составляет 1,67 гр/см3. Название этот сорт получил из-за метода производства в футерованных башнях нитрозным способом. Обжиговый газ с двуокисью серы (SO2) обрабатывается нитрозой (H2SO4 с добавками оксидов азота). В ходе химической реакции получается оксиды азота и кислота. При этом оксиды постоянно циркулируют в производственном цикле;
  • Контактная. Концентрация от 92,5 до 98 процентов. Плотность сорта составляет 1,837 гр/см3. Этот сорт также производится из обжигового газа, в котором содержится двуокись SO
    2
    . В ходе реакции происходит ее окисление до SO3 при контакте с твёрдым катализатором из ванадия;
  • Сорт Олеум. Концентрация 104,5 процента. Плотность составляет 1,897 гр/см3. Сорт представляет собой раствор SO3 в серной кислоте (H2SO4). Соотношение SO3 — 20 процентов, H2SO4 — 104,5 процента;
  • Высокопроцентный олеум. Концентрация 114,6 процента, а плотность 2,002 гр/см3;
  • Аккумуляторная. Концентрация от 92 до 94 процента, а плотность 1,835 гр/см3.

Вернуться к содержанию
 

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Работа свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора основывается на электрохимических процессах, которые протекают с участием электролита. Аккумулятор автомобиля состоит из положительных и отрицательных пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты. Положительные и отрицательные пластины имеют токоотводящие решётки из свинца с различными добавками в зависимости от типа аккумулятора.

На решётках положительных электродов нанесён красновато-коричневый диоксид свинца (PbO2). На отрицательных электродах — сероватый порошок свинца (Pb). Электрические характеристики аккумулятора напрямую зависят от плотности электролита. Для понимания назначения электролита нужно рассмотреть основные процессы, происходящие в аккумуляторе автомобиля.

При разряде аккумулятор на положительном электроде (аноде) идёт следующая реакция:

PbO2 + SO42− + 4H+ + 2e -> PbSO4 + 2H2O

На отрицательном электроде (катоде) протекает такой процесс:

Pb + SO42− − 2e ->PbSO4

При заряде АКБ эти реакции протекают в обратном направлении.


Электролит в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе имеет разную плотность в зависимости от степени заряженности АКБ. Как уже говорилось выше, концентрированная кислота аккумуляторного сорта имеет плотность 1,835 гр/см3
. Плотность электролита на заряженном аккумуляторе лежит в диапазоне 1,127─1,300 гр/см3. При разрядке аккумулятора автомобиля в результате электрохимической реакции из электролита расходуется серная кислота и его плотность падает. Пока через батарею проходит ток разряда кислота рядом с электродами расходуется в результате вышеописанной реакции. Идёт диффузия H2SO4 из объёма к электродам. Таким образом, поддерживается напряжение на выводах аккумулятора.

В начале разрядки процесс диффузии кислоты в электроды. Это объясняется тем, что в активной массе электродов поры ещё не забиты сульфатом. По мере того, как на них образуется слой сульфата и забивает поры, процесс диффузии притормаживается. В теории процесс разряда может идти до того момента, пока электролит не превратится в воду. Но на практике разряд идёт до тех пор, пока плотность не опуститься до значения 1,15 гр/см3. К моменту падения плотности до 1,15 гр/см3 выделяется столько сульфата свинца, что его хватило для закупоривания активной массы пластин. По плотности электролита можно судить о степени заряженности АКБ. Для этого можно использовать таблицу, представленную ниже.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Полностью заряженный элемент АКБ автомобиля выдаёт напряжение 2,5─2,7 вольт без нагрузки на выводах. При подключении нагрузки напряжение проседает до 2,1 вольта за несколько минут. За это время успевает сформироваться слой PbSO4 на поверхности отрицательных электродов. То есть, напряжение одного элемента на подключённой к автомобилю АКБ составляет примерно 2,15 вольта.

Если разряжать аккумулятор автомобиля небольшим током (10 процентов от номинальной ёмкости), то через час разрядки напряжение элемента снижается до 2 вольт. Это происходит из-за того, что в этом момент быстро формируется большое количество PbSO

4, который забивает поры активной массы. В результате растёт внутреннее сопротивление элементов АКБ и падает концентрация электролита. Через некоторое время процесс разрядки выходит на прямую (см. график).

График разрядки аккумулятора



Эта прямая соответствует балансу плотностью электролита около электродов и в остальном объёме. Постепенно кислота поступает из объёма к электродам и вступает в реакцию с выделением сульфата свинца. Плотность электролита постепенно снижается, а напряжение падает медленнее, чем на начальной стадии. И на конечной стадии, когда активная масса блокируется образовавшимся сульфатом свинца, реакция замедляется и напряжение быстро падает.
Вернуться к содержанию
 

Контроль за состоянием электролита в АКБ?

От владельца автомобиля требуется периодически контролировать уровень электролита в аккумуляторе и его плотность. Для контроля уровня электролита можно использовать стеклянную трубочку. Если её под рукой нет, то можно использовать прозрачный пластиковый корпус от старой шариковой ручки. Для измерения уровня электролита отворачиваете пробки банок батареи и погружаете трубочку до пластин. Затем с верхнего конца плотно зажимаете пальцем и поднимаете.

Уровень электролита в трубочке должен составлять 10─12 миллиметров.

В случае нехватки электролита долейте дистиллированной воды до необходимого уровня. Лучше покупайте дистиллированную воду в аптеке. В автомобильных магазинах под видом дистиллированной воды часто продают обычную водопроводную. Выше требуемого уровня воды также заливать не следует. В необслуживаемых автомобильных аккумуляторах (ссылка на материал) доливка дистиллированной воды не требуется. У них сниженный расход воды и они, как правило, имеют крышку с системой рециркуляции электролита.

Внимание! Не допускайте эксплуатации аккумуляторной батареи с уровнем электролита ниже верхней части пластин. Это значительно сокращает срок его службы.


Для того, чтобы измерить плотность Вам потребуется ареометр. Это приспособление представляет собой запаянную стеклянную трубку, в которой находиться ртуть или дробь. На верхнем конце ареометра имеется градуированная шкала. Диапазон измерений плотности 1,100─1,300 гр/см3. Ареометр помещён в разборную колбу с грушей.

Ареометр

Вам нужно опустить нижнюю часть в банку и набрать электролита. После этого вынимаете и смотрите, на каком значении находится уровень электролита. Сам ареометр будет плавать в электролите наподобие поплавка. На некоторых моделях ареометров шкала со значениями может быть заменена надписями «Полный заряд», «Половина», «Разряжен».


Вернуться к содержанию
 

Как поднять плотность электролита?

Выше уже говорилось о том, что в результате гидролиза воды и нагрева АКБ под капотом уровень электролита постепенно уменьшается и растёт его плотность. Поэтому периодически нужно доливать дистиллированной воды. А что, если плотность электролита на заряженном аккумуляторе автомобиля, наоборот, меньше нормы (1,275 гр/см

3)? Тогда нужно поднять концентрацию кислоты.

Внимание! Во время работ с кислотой одевайте резиновые перчатки и защитные очки. Если вы будете самостоятельно разводить электролит из концентрированной кислоты и дистиллированной воды, помните, что нельзя наливать воду в кислоту. В этом случае начинается реакция гидратации с выделением большого количества тепла. В результате вода закипает и провоцирует брызги кислоты, что очень опасно. Поэтому при разбавлении нужно лить кислоту в воду.


При поднятии плотности электролита может быть два варианта. Если средняя плотность по всем банкам не ниже 1,2 гр/см3, то нужно поднять плотность постепенным разбавлением.

Для каждой из банок нужно проделать следующие действия:

  • Откачиваете как можно больше электролита из банки. Для этого можно использовать резиновую грушу или ту же колбу. После этого в банку заливаете электролит (плотность 1,275─1,29 гр/см3) половину откачанного объёма;
  • Для того чтобы электролит перемешался, можно дать на выводы нагрузку (например, подключить автомобильную лампочку) или просто подождать некоторое время;
  • Затем делаете замер плотности. Если она не поднялась до нужного уровня, то заливаете электролит в половину от оставшегося объема;
  • Перемешивание и снова замер;
  • Доводите плотность кислоты до требуемого уровня.

Если плотность электролита ниже 1,2 гр/см3, то здесь уже нужно его менять полностью. То есть, сливать старый и заливать новый, требуемой плотности. Но, если электролит имеет такую низкую плотность в заряженном состоянии, то возникают сомнения в целесообразности его дальнейшего использования. В этом случае электролит имеет смысл менять только если АКБ относительно новая (до года). Иногда встречаются аккумуляторы автомобиля с такой плотностью электролита прямо из магазина. Если это уже отработавшая несколько лет батарея, то лучше купить новую. При утилизации аккумуляторов отработавший электролит также идет на переработку.
Вернуться к содержанию
 

Что мы узнали?

Из этой статьи читатели должны были узнать о том, какая кислота залита в аккумулятор автомобиля, какую плотность она должна иметь. Отдельно были рассмотрены химические реакции, проходящие в автомобильном аккумуляторе с участием электролита. Также были даны рекомендации по поддержанию уровня и плотности электролита и приспособлениях, которые для этого требуются. Если у вас остались вопросы или есть пожелания, пишите их в комментариях.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка ...
Вернуться к содержанию

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля: состав, характеристики

Длительный срок службы АКБ во многом зависит от состояния залитого электролита. Последний представляет собой кислотно-водный раствор. Чтобы контролировать его качество надо знать и какая кислота в аккумуляторе автомобиля, и её свойства. Это может пригодиться при покупке сухозаряженных источников питания, когда надо самостоятельно определяться с заливаемой жидкостью. Но особенно этот вопрос актуален для районов с экстремальными климатическими условиями.

Название и роль кислоты электролита

Источник энергии фактически является стандартной батареей. Внутри её находятся анод и катод, а также аккумуляторная жидкость или электролит. Последний представлен раствором кислоты с дистиллированной водой в процентном соотношении 30 к 70, соответственно. Такая пропорция компонентов обеспечивает наиболее эффективное взаимодействие жидкости со свинцовыми пластинами.

Обычная вода содержит примеси, уменьшающие срок службы батареи. А какая кислота в аккумуляторе автомобиля обеспечит появление тока? Та, что вступает в реакции обмена с разными металлами и оксидами, которые необходимы для функционирования батареи. Самым активным из подобных веществ является триоксид серы или ангидрид с химической формулой h3SO4. Более известное и распространённое среди обывателей название серная кислота.

Когда подключается внешняя нагрузка, тогда взаимодействие жидкости со свинцом и оксидами приводит к необходимым окислительно-восстановительным реакциям. Они противоположны при заряде и разряде батареи. Ток возникает за счёт выделения электронов из свинца положительного элемента, которые принимает оксид отрицательной пластины. А передача заряженных частиц осуществляется благодаря действию раствора, который заливается в батарею.

Основные процессы, протекающие при разряде

На контактах АКБ происходят следующие химические процессы:

  • на катоде восстанавливается оксид свинца;
  • тратится триоксид серы;
  • появляется вода;
  • на аноде образуется окись металла.

Получается, что во время реакции кислоту заменяет более лёгкая вода. В результате плотность аккумуляторной жидкости падает. При заряде процессы идут в обратном направлении. После этого под действием возникающего тока начинается электролиз, то есть распад на водород и кислород. Происходит их выделение в газообразной форме. Из-за этого раствор начинает кипеть, так как активно выходят распавшиеся компоненты. Вещества покидают состав смеси, не возвращаясь обратно. Плотность электролита повышается, так как оставшаяся кислота более тяжёлая. Чтобы восстановить первоначальные свойства приходится доливать дистиллированную воду.

Электролит и его характеристики

Параметры растворов определяют потери энергии и даже условия эксплуатации машин, то есть рабочую температуру. Нормативно характеристики регулируются стандартом ГОСТ 667-73. В большей степени физико-химические свойства зависят от пропорций содержащихся компонентов. Плотность раствора определяется соотношением кислоты и воды. Именно она является самым важным свойством электролитов для аккумуляторов. Эта величина должна укладываться в пределы от 1,07 до 1,3 г/мл. Изменение концентрации кислоты поднимает или снижает порог замерзания. От неё же зависит электрическая проводимость, которая обратно пропорциональна сопротивлению АКБ. Обледенение ведёт к повреждению и полному разрыву банок в автомобильных аккумуляторах. При низких температурах плотность рабочей смеси рекомендуется повышать до 1,31 г/см³. С точки зрения электропроводности, это не самый лучший показатель. Но уменьшение может вызвать замерзание жидкости. Оптимальная величина с минимальным сопротивлением соответствует комнатной температуре и составляет 1,23 г/см³. Какую кислотность выбирать для идеального баланса между потерями энергии и соответствия конкретным климатическим условиям описано в таблице.

Температура и рекомендуемая плотность

Среднемесячная температура, 0С Время года Плотность электролита, г/см³
от -50 до -30 зима 1,28
от -50 до -30 лето 1,24
от -30 до -15 круглый год 1,27
от -15 до -8 круглый год 1,24
от -8 до +4 круглый год 1,20
от -15 до +4 круглый год 1,22

Таблица 1. Зависимость плотности электролита от температуры зимой и летом.

Важно! Когда используется раствор с оптимальными для определённого времени года параметрами, тогда срок эксплуатации источника питания будет значительно продлён. Дело в том, что чрезмерно концентрированная смесь, залитая в тёплое время года, негативно, даже разрушительно влияет на автомобильный аккумулятор. Высокая плотность не только увеличивает потери энергии. Серный ангидрид до такой степени активное и едкое вещество, что он способен полностью разрушить электроды.

Изменение плотности раствора

Если снизить кислотность можно добавлением воды, то с увеличением так не получится. Плотность жидкости, залитой в аккумулятор, регулируется степенью заряженности батареи. Чем вторая величина выше, тем больше первая. Это объясняется тем, что по окончании окислительных и восстановительных реакций нередко происходит распад воды на составляющие в газообразном состоянии. То есть она теряется, а повышается концентрация кислоты в электролите. С помощью заряда избавляются от недостатка плотности. Если же и это не помогает — используют корректирующий электролит.

Соотношение заряда и плотности электролита

Плотность при 25°С, г/см. куб. Степень заряженности, %
1,27 100
1,23 75
1,21 62,5
1,19 50
1,15 25
1,13 12,56
1,12 6
1,11 0

Таблица 2. Зависимость плотности электролита от величины заряда аккумуляторной батареи.

Присадки

Рынок предлагает огромное количество различных добавок, которые заливают в батарею для повышения качества электролита. Производители обещают улучшение запуска в морозы, увеличение срока службы, восстановление работоспособности АКБ и повышение энергоёмкости. Основное их действие это десульфатация, но не настолько сильная, как заверяет реклама. Остальное не имеет достаточного подтверждения. Состав присадок редко раскрывают. Чаще всего это сульфаты или фосфаты металлов. Встречаются и средства из органических соединений. Причём вторые добавляют к аккумуляторной жидкости вместе с первыми. Для поддержания наилучшего состояния АКБ достаточно убирать его в период сильного похолодания в тёплое помещение или подзаряжать. Но это подойдёт, если говорить о регионах с умеренным климатом. Когда речь идёт о работе в экстремальных температурах, выгоднее может оказаться приобретение сухозаряженной батареи. Владелец сможет самостоятельно заливать электролит, максимально подходящий к условиям эксплуатации. На видео ниже показано, как из электролита получить серную и соляную кислоты. https://youtu.be/DTUom2xCh7M

состав и свойства — Информация

Пластиковый корпус и два контакта для подключения проводов. Именно так представляется автомобильный аккумулятор большинству из современных владельцев авто. Однако чтобы эксплуатировать его максимально эффективно, безопасно и без неожиданных сюрпризов, о батарее стоит знать немного больше.

 

Сегодня речь пойдет о столь важной составляющей конструкции авто и мото аккумуляторов, как электролит. Он представляет собой раствор серной кислоты, которая считается, пожалуй, одним из ключевых химических соединений в мире. Это обусловлено широким спектром ее применения. Раствор серной кислоты продается под различными наименованиями, которые зависят от степени крепости, а также уровня чистоты. Приведем несколько распространенных примеров:

 

  • Камерная кислота – раствор серной кислоты с водой в пропорции от 60:40 до 70:30.
  • Башенная кислота – раствор с соотношением от 75:25 до 82:18.
  • Купоросное масло с содержанием серной кислоты до 97%.
  • 100% серная кислота – моногидрат.

 

Если говорить о максимальной крепости, получаемой способом выпаривания, то этот параметр может достигать 98,5%. Однако для заправки аккумуляторных батарей ключевое значение приобретает чистота растворов купоросного масла с химической точки зрения.

 

Отметим также, что концентрированной серной кислотой называется совершенно прозрачная жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Она обладает консистенцию легкого масла. Ее удельный вес составляет 1б84 при температуре 15°С. В ней содержится примерно 95% серной кислоты. Концентрат может смешиваться с водой в любой пропорции. Изготавливая электролит в бытовых условиях, следует помнить, что смешивание воды и кислоты вызывает выделение значительного количества тепла. Температура кипения концентрированной серной кислоты составляет 338 градусов Цельсия.

 

Интересным фактом из курса химии является сокращение объема раствора. Примечательно то, что при смешении двух объемов серной кислоты и воды, соответственно, их итоговый объем будет меньше, чем суммарный.

 

Также обратите внимание на то, что удельный вес или плотность электролита авто или мото аккумулятора имеет непосредственную зависимость от тех температур, при которых работают аккумуляторы. Так, при эксплуатации в условиях низких температур нужен более плотный электролит. А в жарких странах – напротив – плотность электролита сознательно снижается. Это объясняется тем, что при таких температурах существенно повышается химическая активность раствора.

 

В заключение отметим, что плотность электролита также зависит от того, в каких режимах эксплуатируется батарея. Так, данный параметр для тяговых аккумуляторов обычно составляет 1.26 кг\с м³ , пусковые и осветительные источники питания имеют плотность до 1.3 кг\с м³ и т.д. Для автомобильных аккумуляторных батарей эта характеристика читается нормой, когда составляет 1.28 кг\с м³ .

23.08.2013, 68078 просмотров.

Жидкость в аккумуляторе название

Знать, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, обязан каждый водитель, самостоятельно обслуживающий своё транспортное средство. Этот вопрос вызван не праздным любопытством, имеющим цель расширить кругозор. Применяя знания такого рода на практике, можно не только продлить срок службы аккумуляторной батареи, но и избежать возникновения неприятных, а подчас и опасных ситуаций, в которые рискует попасть неподготовленный человек.

Для чего нужна кислота

Прежде чем приступать к описанию процессов, протекающих при разряде/заряде, стоит сразу сказать, какая кислота используется в аккумуляторе любого автомобиля – это серная (h3SO4), а не соляная или, например, фосфорная.

Она необходима для приготовления электролита – жидкости, в которой присутствуют заряженные частицы – ионы. Электролит представляет собой не просто пассивный раствор, в котором частицы воды и кислоты перемешаны друг с другом. Это активная жидкость, отличительная особенность которой – постоянное протекание в ней взаимно исключающих друг друга процессов – диссоциации и ассоциации.

В аккумуляторе присутствует серная кислота

При диссоциации, которая протекает лишь в водном растворе h3SO4. Молекулы кислоты образуют ионы с положительными и отрицательными зарядами:

Диссоциация кислоты

Параллельно с диссоциацией протекает обратный процесс – превращение ионов в молекулы кислоты. Полной ионизации электролита, а также полной нейтрализации заряженных частиц не происходит. Процессы находятся в динамическом равновесии, которое может измениться лишь под влиянием внешнего воздействия.

Именно наличие ионов и превращает раствор в электролит. Под влиянием электрического поля (во время зарядки) заряженные частицы переносят заряд к пластинам аккумулятора. При реакции между ионами и веществом пластин происходит высвобождение электронов. Они способны двигаться по проводнику при подключении его к электродам (их выводам).

Основные процессы, протекающие при разряде

Отрицательные пластины АКБ и их обмазка изготовлены из свинца (Pb), а у положительных активная масса имеет основой его диоксид (PbO2). Металлический свинец обладает большим количеством свободных электронов, чем его диоксид. Если положительную и отрицательную пластины соединить проводником, то разность потенциалов практически сразу уравновесится и электрический ток не возникнет.

Но если эти пластины погрузить в сернокислотный электролит, то перенос электронов вызовет химические реакции окисления металлического свинца и восстановления его диоксида:

PbO2 + SO42- + 4H++ 2e- = PbSO4 + h3O

Как видите, «конечными продуктами» этих реакций являются:

  1. Сульфат свинца PbSO4, образующийся на поверхности пластин.
  2. Вода.
  3. Свободные электроны (e-), благодаря которым и возникает электрический ток.

При достаточно продолжительном разряде серная кислота может полностью «израсходоваться» на образование сульфата и воды, в результате чего прекратятся химические реакции и свободные электроны не будут образовываться. Поэтому особенно ценным в плане практического использования свинцовых аккумуляторных батарей является возможность протекания обратных реакций при подключении к выводам электрического напряжения.

При зарядке сульфат свинца, прореагировав с водородом, снова становится серной кислотой, в результате чего плотность электролита восстанавливается, а поверхность пластин аккумулятора приобретает первоначальный состав.

Проверка плотности электролита

Состав электролита

Химический состав раствора прост – 35% серной кислоты + 65% воды. Такое соотношение обусловлено как необходимостью сохранить работоспособность батареи при низких температурах (до -65 С). А также избежать чрезмерной коррозии пластин – серная кислота очень агрессивна.

Разумеется, вода должна быть дистиллированной, а кислота соответствовать по чистоте ГОСТ 667-73, устанавливающему минимальные нормы содержания примесей.

При обслуживании аккумуляторов состав аккумуляторной кислоты оценивается по плотности, измеряемой ареометром. При температуре воздуха +20 С её значение должно быть 1,28 г/см3.

Но для автомобилистов необходимость самостоятельно изготавливать электролит для батареи практически отпадает. В автомагазинах продаётся как готовый раствор (плотностью 1,28 г/см3), так и корректирующий (1,4 г/см3). Также можно купить и дистиллированную воду – при необходимости её доливки.

Контроль за состоянием электролита

В первую очередь, на что должен обращать внимание владелец при уходе за батареей – это уровень электролита. Пластины должны быть полностью погружены в раствор. Расстояние от поверхности жидкости до верхнего края пластин – около 10-15 мм.

Знать, сколько жидкости должно быть в аккумуляторе, нужно лишь в тех случаях, когда вы собираетесь её поменять целиком. Объём электролита зависит от ёмкости АКБ, примерные его значения приведены в таблице:

Но замена электролита потребует слива отработанного раствора. Для чего потребуется сверлить корпус батареи и затем восстанавливать его целостность. Опрокидыванием выливать ни в коем случае нельзя. Шлаком, скопившемся на дне, можно спровоцировать замыкание пластин и окончательный выход АКБ из строя.

Поэтому уход за батареей, который имеет практическую значимость, сводится к возобновлению уровня электролита и контролю его плотности.

Владельцы автомобилей часто задаются вопросом о том, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, от которой зависит срок его службы. Производители этой продукции в основном заливают серную кислоту, представляющую кислотно-водный раствор определенной плотности и концентрации. Она называется электролитом, и для контроля его качества следует знать определенные особенности обращения, проверки и технические характеристики. В некоторых АКБ используется щелочной электролит, состоящий из элементов лития, натрия, калия и их комбинаций. В основном это сухозаряженные источники питания, которые применяются в суровых климатических условиях.

Состав электролита

Электролит, или серная кислота используется современной промышленностью для производства источников тока:

  • в батареях;
  • аккумуляторах;
  • электрических конденсаторах.

В аккумуляторы заливается серная кислота разбавленного соотношения с водой — примерно 70% воды, 30% H2SO4. При ее отсутствии устройство не пригодно к работе. Особого внимания также заслуживает плотность жидкости, которую следует проверять и при необходимости увеличивать.

Контроль плотности

Плотность в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе измеряют в гр/см³, и она должна быть пропорциональна концентрации раствора с обратной зависимостью температур жидкости. Нормальный показатель — 1,27-1,29 гр/см³. Этот показатель позволяет определить состояние батареи, и если она не держит заряда, то необходимо проверить количество вещества. Со временем уровень электролита аккумулятора автомобиля сокращается, и соответственно, увеличивается плотность при гидролизе воды и нагрева. Для этого требуется периодически доливать дистиллированную воду, снижая концентрацию серной кислоты. Процедуру можно выполнить самостоятельно, если знать, сколько требуется для определенной модели вещества.

Электролит для аккумуляторов можно приобрести в магазинах, либо сделать своими руками и научиться регулировать плотность, своевременно измерять и ухаживать за устройством для продления срока службы.

Для приготовления потребуются следующие компоненты:

  • Серная кислота.
  • Вода дистиллированная.
  • Емкость из стекла, свинца, керамики, устойчивая к воздействию химического вещества.
  • Эбонитовая баночка для размешивания.

Для приготовления в емкость заливается дистиллированная вода, затем серная кислота, и палочкой параллельно помешивается получаемая смесь. Процедуру проводят последовательно, так как при обратном варианте можно получить ожоги. Если места эксплуатации автотранспорта климат умеренный, то следует придерживаться такой пропорции веществ: на 1 л воды — 0,36 л кислоты. Для теплого климата на 1 л воды следует заливать кислоту в объеме 0,33 л. Полученное вещество накрывается и оставляется на сутки до образования осадков и остывания. При замене электролита в аккумуляторе надевают резиновые перчатки и очки для защиты глаз.

Напомним, что при обратном проведении заливки, в частности, первой воды, возможна реакция гидратации и образования тепла в кислоте. Вероятно, что вода закипит и спровоцирует разбрызгивание.

Проверять плотность аккумулятора необходимо раз в три месяца. Для этого пользуются ареометром.

Составляющий компонент строения АКБ

Без наличия в аккумуляторе электролита не будет выполняться его основная функция, так как вещество является активатором заряда и разряда. В емкости устройства жидкости должно быть много, и, соответственно, вес аккумулятора не маленький. Примерное соотношение конструкции представляет до 20 % веса жидкости, до 25 % пластика и свинцовая составляющая достигает до 80 % веса. Плюсовые пластины состоят из диоксида свинца, минусовые монолитные пластины — чистый свинец. Пластины служат для сборки пакетов, способствующих накоплению заряда.

Следует отметить, что АКБ различается по моделям, и, в частности, модель 55 А/ч относится к одной из самых легких, какую можно встретить в легковых автомобилях достаточно часто. Ее вес не превышает 16 кг. Есть более компактные модели с незначительным весом, как, например, 40 А/ч и другие варианты.

Нейтрализация электролита

Если аккумулятор вышел полностью из строя, его требуется утилизировать грамотно. Но также в случае течи электролита из батареи необходимо узнать, чем нейтрализовать ее.

Бывают ситуации, когда при поломке аккумулятора может быть залита отдельная часть в месте его нахождения. Для этого необходимо вытащить батарею и провести очистку. Нейтрализация этого вещества из аккумулятора, как правило, проводится при помощи специального оборудования и применения технологий. Это важно с экономической и экологической точек зрения. Если проводить неорганизованную нейтрализацию, можно нанести значительный вред окружающей среде.

В настоящее время имеются два варианта нейтрализующего вещества с кислотами промышленным способом. Первый предусматривает устранение фильтрующим методом сброса кислоты в стоки, с пропусканием через магнезит, известняк и другие материалы, а второй способ – регенерация кислоты специальной обработкой с последующим получением товарного продукта. Но на практике многие водители рекомендуют в случае пролива опасного вещества использовать щелочный раствор, который делается из пищевой соды и воды.

При регулярной проверке аккумулятора, в том числе контроле за плотностью и уровнем электролита, можно избежать многих проблем и продлить срок эксплуатации батареи, не допустить механических разрушений. Всегда требуется внимательно относиться к устройствам при эксплуатации, особенно в зимнее время, когда при низких температурах и сниженной плотности электролита может произойти его замерзание или разрушение пластин.

Практически все владельцы личного транспортного средства прекрасно знают о том, что в аккумуляторах есть кислота. Даже новички, которые только начинают постигать азы вождения, и то осведомлены касательно этого вопроса.

Многие из них слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но на деле так и не имеют представления, как именно работает это устройство. А между тем здесь протекают определенные химические реакции.

Какая кислота в аккумуляторе и для чего нужна

Большинство автомобилистов прекрасно знают, какая кислота залита в аккумуляторе. Но находятся и те, кто считают, что внутри аккумулятора ничего кроме дистиллированной воды (или дистиллята) нет. Другие же придерживаются мнения в пользу соляной кислоты, которое также неверно.

В любой автомобильной батарее содержится серная кислота — H2SO4. Если быть точнее, то речь идет о растворе серной кислоты с дистиллированной водой. Такая жидкость имеет общее название – электролит. Так какова роль серной кислоты?

Это основной компонент для работы АКБ. В отсутствие кислоты невозможен процесс заряда и разряда батареи. Это одна из самых активных разновидностей, которая способна вступать во взаимодействие практически с любым металлом, включая их оксиды. К тому же кислота может вступать в реакции обмена, а ее активность зависит от содержания воды.

Когда происходит заряд кислотного аккумулятора, пластины из чистого свинца (отрицательные) начинаются выделять электроны, которые принимаются решетками из оксида свинца (положительные). При разряде батареи происходит в точности до наоборот. Иными словами, когда пластины отдают электроны, они как бы «разрушаются» – происходит заряд, а при разряде они возвращаются обратно, что именуется «восстановлением».

И вот как раз для такого процесса разрушения – восстановления и нужна агрессивная среда в виде разбавленной серной кислоты. И без нее эффективность автомобильных батарей была бы на очень низком уровне.

Состав электролита и как правильно сделать

Серная кислота широко используется в современной промышленности для получения электрической энергии (аккумуляторы, батареи, электрические конденсаторы). Что касается состава электролита в АКБ, то соотношение между серной кислотой и дистиллированной водой следующее:

  • сама кислота – 30%;
  • дистиллированная вода – 70%.

Именно такая субстанция эффективным образом взаимодействует со свинцовыми пластинами. При этом особого внимания заслуживает плотность электролита, на что непосредственным образом оказывает влияние серная кислота. У концентрированной она достигает показателя в 1,83 г/см 3 . Добавлением дистиллированной воды обеспечивается понижение плотности до нужных пределов – обычно это диапазон 1,23-1,27 г/см 3 .

Плотность
электролита
(г/см3)
Напряжение
без нагрузки
(В)
Напряжение
с нагрузкой
(В)
Степень
заряженности
(%)
Замерзание
электролита
(С)
1,27 12,66 10,8 100 -60
1,26 12,6 10,66 94 -55
1,25 12,54 10,5 87,5 -50
1,24 12,48 10,34 81 -46
1,23 12,42 10,2 75 -42
1,22 12,36 10,06 69 -37
1,21 12,3 9,9 62,5 -32
1,2 12,24 9,74 56 -27
1,19 12,18 9,6 50 -24
1,18 12,12 9,46 44 -18
1,17 12,06 9,3 37,5 -16
1,16 12 9,14 31 -14
1,15 11,94 9 25 -13
1,14 11,88 8,84 19 -11
1,13 11,82 8,68 12,56 -9
1,12 11,76 8,54 6 -8
1,11 11,7 8,4 0,0 -7

Знать этот параметр необходимо для понимания порога замерзания электролита. При плотности в 1,11 г/см 3 субстанция замерзает уже под воздействием относительно небольшого холод: -7 °C. У рекомендованных значений порог этот существенно отличен – от -58 °C до -64 °C. А можно ли самому сделать электролит?

Да, это действительно возможно, только действовать необходимо с предельной осторожностью. И поскольку предстоит иметь дело с серной кислотой высокой концентрации, то такая работа представляет определенную опасность. Необходимо позаботиться о защите рук, тела, органов дыхания.

Собственно в том, чтобы самостоятельно приготовить электролит для АКБ, нет ничего сложного – смешать серную кислоту с дистиллированной водой, соблюдая пропорцию. Стоит заметить, что обычна вода из-под крана для таких целей не подходит, поскольку содержит большое количество разных примесей, которые негативным образом воздействуют на свинцовые пластины.

Собственно сами ингредиенты:

  • Серная кислота (плотность должна быть 1,83 г/см 3 или более, но не менее).
  • Дистиллированная вода.
  • Любая фарфоровая посуда.

Пропорции кислоты и воды нам известны – 30% и 70% соответственно. При этом важен характер подхода к производству – оптимально кислоту добавлять в воду, а не наоборот. Также стоит учесть, что при их смешивании будет выделяться очень много тепловой энергии и по этой причине недопустимо использовать стеклянную посуду – она просто лопается. Когда температура электролита упадет, его можно перелить в стеклянную емкость или тару из пластика.

После того как жидкости будут соединены, следует замерить плотность ареометром. Если показатели соответствуют допустимому пределу, электролит готов к эксплуатации. Но такое приспособление имеется далеко не у каждого водителя, а поэтому пригодится следующая подсказка плотности электролита (из расчета на 1 литр дистиллированной воды):

  • при 1,23г/см 3 – 280г;
  • при 1,25г/см 3 – 310г;
  • при 1,27г/см 3 – 345 г;
  • при 1,29г/см 3 – 385 г.

Собственно на этом работа и заканчивается. Тем, кто проживает в средней полосе России, следует придерживаться плотности – 1,27 г/см 3 . При этом для зон с холодным климатом (до -30 °С) допустимый показатель составляет 1,26-1,28 г/см 3 , а жарких субтропических районов – 1,24-1,26 г/см 3 . Пределы плотности от 1,27 г/см 3 до 1,29 г/см 3 актуальны для тех регионов, где зима свирепствует до -50 °С.

К чему приведет нарушение рецептуры

Показатель в 1,29 г/см 3 является не самым высоким – встречается концентрат электролита с плотностью 1,33 г/см 3 (применяется для корректировки), ранее можно было найти даже с плотность 1,4 г/см 3 , но сейчас он снят с продажи. Однако его все же следует также разбавить водой и только после этого заливать внутрь АКБ. Почему же нельзя лить сильно концентрированный электролит?

Ничего хорошо уж точно не произойдет! Из-за высокой концентрации страдают пластины аккумулятора – их просто разъедает со временем. Это происходит медленно, но верно! Поэтому, если залить высокий концентрат, не следует удивляться тому, что АКБ в скором времени вышла из строя.

Низкая плотность электролита приводит к такому явлению, которое называется сульфатацией. Об этом процессе известно многим опытным водителям. В результате на пластинах оседают кристаллы сульфита свинца, из-за чего металл утрачивает способность к накоплению заряда.

К тому же, как выше уже было упомянуто, из-за слишком низких показателей плотности электролит замерзает, обращаясь в лед. Чем это грозит, каждому уже понятно – повреждения пластин не избежать.

Как корректировать плотность жидкости

Владельцам автомобилей необходимо контролировать уровень электролита и его плотность. Из-за гидролиза и нагрева АКБ в подкапотном пространстве содержание субстанции понижается, а плотность наоборот растет. По этой причине возникает необходимость доливать дистиллированную воду. Но иногда показатели плотности электролита могут стать меньше нормы. Тогда следует поднять концентрацию кислоты.

Существуют несколько способов как это можно сделать, исходя из степени понижения плотности электролита. Для этого следует замерить его концентрацию в каждой банке по отдельности. Если густота электролита получена от 1,18 г/см 3 до 1,20 г/см 3 , то оптимальное решение – замена части электролита в банке на новый с плотностью 1,27 г/см 3 . Иными словами делается повышение плотности электролита.

Только предварительно стоит убедиться в том, что АКБ заряжена, иначе батарею следует подзарядить. При низком заряде аккумулятора к такой процедуре нельзя приступать. Иначе концентрация H2SO4 резко поднимется, что приведет только к разрушению пластин.

Сама же процедура выполняется в следующем порядке:

  • Резиновой грушей откачивает как можно больше жидкости из банки. При этом замерить объем.
  • Добавляют новый корректирующую жидкость с плотностью 1,27-1,29 гр/см3 в количестве равном половине изъятого объема.
  • Пусть все перемешается между собой – для этого можно дать нагрузку на выводы, просто подождать некоторое время или потрясти АКБ.
  • Замеряют плотность. Если показатели по-прежнему не достигли допустимых пределов доливку электролита стоит продолжать до достижения нужных параметров.
  • Когда предел установлен, банки закрывают, а сам аккумулятор ставится на зарядку.

В том случае, когда плотность электролита снижена ниже уровня в 1,2 гр/см3, тогда необходимо менять его полностью – сливать старый, заливать новый.

Кислота в аккумуляторе название


Какая кислота в аккумуляторе автомобиля

Практически все владельцы личного транспортного средства прекрасно знают о том, что в аккумуляторах есть кислота. Даже новички, которые только начинают постигать азы вождения, и то осведомлены касательно этого вопроса.

Многие из них слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но на деле так и не имеют представления, как именно работает это устройство. А между тем здесь протекают определенные химические реакции.

Какая кислота в аккумуляторе и для чего нужна

Большинство автомобилистов прекрасно знают, какая кислота залита в аккумуляторе. Но находятся и те, кто считают, что внутри аккумулятора ничего кроме дистиллированной воды (или дистиллята) нет. Другие же придерживаются мнения в пользу соляной кислоты, которое также неверно.

В любой автомобильной батарее содержится серная кислота — H2SO4. Если быть точнее, то речь идет о растворе серной кислоты с дистиллированной водой. Такая жидкость имеет общее название – электролит. Так какова роль серной кислоты?

Это основной компонент для работы АКБ. В отсутствие кислоты невозможен процесс заряда и разряда батареи. Это одна из самых активных разновидностей, которая способна вступать во взаимодействие практически с любым металлом, включая их оксиды. К тому же кислота может вступать в реакции обмена, а ее активность зависит от содержания воды.

Когда происходит заряд кислотного аккумулятора, пластины из чистого свинца (отрицательные) начинаются выделять электроны, которые принимаются решетками из оксида свинца (положительные). При разряде батареи происходит в точности до наоборот. Иными словами, когда пластины отдают электроны, они как бы «разрушаются» – происходит заряд, а при разряде они возвращаются обратно, что именуется «восстановлением».

И вот как раз для такого процесса разрушения – восстановления и нужна агрессивная среда в виде разбавленной серной кислоты. И без нее эффективность автомобильных батарей была бы на очень низком уровне.

Состав электролита и как правильно сделать

Серная кислота широко используется в современной промышленности для получения электрической энергии (аккумуляторы, батареи, электрические конденсаторы). Что касается состава электролита в АКБ, то соотношение между серной кислотой и дистиллированной водой следующее:

  • сама кислота – 30%;
  • дистиллированная вода – 70%.

Именно такая субстанция эффективным образом взаимодействует со свинцовыми пластинами. При этом особого внимания заслуживает плотность электролита, на что непосредственным образом оказывает влияние серная кислота. У концентрированной она достигает показателя в 1,83 г/см3. Добавлением дистиллированной воды обеспечивается понижение плотности до нужных пределов – обычно это диапазон 1,23-1,27 г/см3.

Плотность
электролита
(г/см3)
Напряжение
без нагрузки
(В)
Напряжение
с нагрузкой
(В)
Степень
заряженности
(%)
Замерзание
электролита
(С)
1,2712,6610,8100-60
1,2612,610,6694-55
1,2512,5410,587,5-50
1,2412,4810,3481 -46
1,2312,4210,275-42
1,2212,3610,0669-37
1,2112,39,962,5-32
1,212,249,7456-27
1,1912,189,650-24
1,1812,129,4644-18
1,1712,069,337,5-16
1,16129,1431-14
1,1511,94925-13
1,1411,888,8419-11
1,1311,828,6812,56-9
1,1211,768,546-8
1,1111,78,40,0-7

Знать этот параметр необходимо для понимания порога замерзания электролита. При плотности в 1,11 г/см3 субстанция замерзает уже под воздействием относительно небольшого холод: -7 °C. У рекомендованных значений порог этот существенно отличен – от -58 °C до -64 °C. А можно ли самому сделать электролит?

Да, это действительно возможно, только действовать необходимо с предельной осторожностью. И поскольку предстоит иметь дело с серной кислотой высокой концентрации, то такая работа представляет определенную опасность. Необходимо позаботиться о защите рук, тела, органов дыхания.

Собственно в том, чтобы самостоятельно приготовить электролит для АКБ, нет ничего сложного – смешать серную кислоту с дистиллированной водой, соблюдая пропорцию. Стоит заметить, что обычна вода из-под крана для таких целей не подходит, поскольку содержит большое количество разных примесей, которые негативным образом воздействуют на свинцовые пластины.

Собственно сами ингредиенты:

  • Серная кислота (плотность должна быть 1,83 г/см3 или более, но не менее).
  • Дистиллированная вода.
  • Любая фарфоровая посуда.

Пропорции кислоты и воды нам известны – 30% и 70% соответственно. При этом важен характер подхода к производству – оптимально кислоту добавлять в воду, а не наоборот. Также стоит учесть, что при их смешивании будет выделяться очень много тепловой энергии и по этой причине недопустимо использовать стеклянную посуду – она просто лопается. Когда температура электролита упадет, его можно перелить в стеклянную емкость или тару из пластика.

После того как жидкости будут соединены, следует замерить плотность ареометром. Если показатели соответствуют допустимому пределу, электролит готов к эксплуатации. Но такое приспособление имеется далеко не у каждого водителя, а поэтому пригодится следующая подсказка плотности электролита (из расчета на 1 литр дистиллированной воды):

  • при 1,23г/см3 – 280г;
  • при 1,25г/см3 – 310г;
  • при 1,27г/см3 – 345 г;
  • при 1,29г/см3 – 385 г.

Собственно на этом работа и заканчивается. Тем, кто проживает в средней полосе России, следует придерживаться плотности – 1,27 г/см3. При этом для зон с холодным климатом (до -30 °С) допустимый показатель составляет 1,26-1,28 г/см3, а жарких субтропических районов – 1,24-1,26 г/см3. Пределы плотности от 1,27 г/см3 до 1,29 г/см3 актуальны для тех регионов, где зима свирепствует до -50 °С.

К чему приведет нарушение рецептуры

Показатель в 1,29 г/см3 является не самым высоким – встречается концентрат электролита с плотностью 1,33 г/см3 (применяется для корректировки), ранее можно было найти даже с плотность 1,4 г/см3, но сейчас он снят с продажи. Однако его все же следует также разбавить водой и только после этого заливать внутрь АКБ. Почему же нельзя лить сильно концентрированный электролит?

Ничего хорошо уж точно не произойдет! Из-за высокой концентрации страдают пластины аккумулятора – их просто разъедает со временем. Это происходит медленно, но верно! Поэтому, если залить высокий концентрат, не следует удивляться тому, что АКБ в скором времени вышла из строя.

Низкая плотность электролита приводит к такому явлению, которое называется сульфатацией. Об этом процессе известно многим опытным водителям. В результате на пластинах оседают кристаллы сульфита свинца, из-за чего металл утрачивает способность к накоплению заряда.

К тому же, как выше уже было упомянуто, из-за слишком низких показателей плотности электролит замерзает, обращаясь в лед. Чем это грозит, каждому уже понятно – повреждения пластин не избежать.

Как корректировать плотность жидкости

Владельцам автомобилей необходимо контролировать уровень электролита и его плотность. Из-за гидролиза и нагрева АКБ в подкапотном пространстве содержание субстанции понижается, а плотность наоборот растет. По этой причине возникает необходимость доливать дистиллированную воду. Но иногда показатели плотности электролита могут стать меньше нормы. Тогда следует поднять концентрацию кислоты.

Существуют несколько способов как это можно сделать, исходя из степени понижения плотности электролита. Для этого следует замерить его концентрацию в каждой банке по отдельности. Если густота электролита получена от 1,18 г/см3 до 1,20 г/см3, то оптимальное решение – замена части электролита в банке на новый с плотностью 1,27 г/см3. Иными словами делается повышение плотности электролита.

Только предварительно стоит убедиться в том, что АКБ заряжена, иначе батарею следует подзарядить. При низком заряде аккумулятора к такой процедуре нельзя приступать. Иначе концентрация H2SO4 резко поднимется, что приведет только к разрушению пластин.

Сама же процедура выполняется в следующем порядке:

  • Резиновой грушей откачивает как можно больше жидкости из банки. При этом замерить объем.
  • Добавляют новый корректирующую жидкость с плотностью 1,27-1,29 гр/см3 в количестве равном половине изъятого объема.
  • Пусть все перемешается между собой – для этого можно дать нагрузку на выводы, просто подождать некоторое время или потрясти АКБ.
  • Замеряют плотность. Если показатели по-прежнему не достигли допустимых пределов доливку электролита стоит продолжать до достижения нужных параметров.
  • Когда предел установлен, банки закрывают, а сам аккумулятор ставится на зарядку.

В том случае, когда плотность электролита снижена ниже уровня в 1,2 гр/см3, тогда необходимо менять его полностью – сливать старый, заливать новый.

Какую кислоту заливают в аккумулятор автомобиля: серную, соляную или другую?

Какую кислоту заливают в аккумулятор

В некоторых видах автомобильных АКБ в качестве электролита может использоваться щелочь. К примеру, никель-кадмиевый тип АКБ. Помимо этого, есть группа гелевых аккумуляторов, где жидкость находится в связанном состоянии. Но, по сути, это раствор серной кислоты, переведенный в гелеобразное состояние или им пропитанное стекловолокно.

Серная кислота широко используется при производстве свинцово-кислотных АКБ для транспортных средств. Ее концентрация в электролите около 30-35%, остальное – дистиллированная вода. Применять обычную водопроводную воду запрещено, поскольку в ее состав входят соли многих металлов и их попадание в АКБ сократит срок его службы.

Как правило, в бытовой сфере серной кислоты с 30%процентов вполне достаточно, однако в сфере производства довольно часто используется кислота с более высокой концентрацией. Получить концентрированную серную кислоту можно в две стадии. Первая – это когда концентрация доводится до 65-70%, вторая – когда ее увеличивают до 98%. Такой состав наиболее пригоден для длительного хранения. Возможно получение высокой концентрации в 99 %, но в дальнейшем из-за значительной потери SO3 она снизится до 98,3%.

Применение серной кислоты и ее сорта

Существует несколько сортов серной кислоты, к ним относятся:

  • Нитрозная или башенная. Концентрация составляет 75%, а плотность этого сорта находится в пределах 1,67 г/см3. Такое название он получил благодаря методу производства нитрозным способом в футерованных башнях. Обжиговый газ обрабатывается нитрозой и в процессе реакции получается кислота и оксиды азота.
  • Контактная. Концентрация достигает 92,5-98%, плотность – 1,837 г/см3 . Данный сорт также получается из обжигового газа с содержанием двуокиси SO2. В процессе химической реакции происходит ее окисление при контакте с катализатором из ванадия.
  • Аккумуляторная. Концентрация 92-94%, плотность – 1,835 г/см3.
  • Сорт Олеум. Концентрация довольна высокая –104,5%, плотность – 1,897 г/см 3 , представляет собой концентрированный раствор из кислоты и SO3.
  • Высокопроцентный олеум. Концентрация достаточно высокая –114,6%, плотность – 2,002 г/см3.

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Функционирование свинцово-кислотного АКБ основывается на химических процессах, протекающих с помощью электролита. АКБ автомобиля из пластин: положительных и отрицательных, погруженных в раствор кислоты. Пластины имеют токоотводящие решетки, выполненные из свинца с добавками (зависит от типа АКБ), а на решетках отрицательных электродов нанесен сероватый порошок свинца, на положительных – красновато-коричневый диоксид свинца.

Показатель плотности электролита на заряженном АКБ находится в диапазоне 1,128─1,300 г/см3. При разрядке АКБ в результате химической реакции из электролита стремительно расходуется кислота и плотность значительно падает.

Полностью заряженный элемент аккумулятора транспортного средства выдает напряжение в пределах 2,5-2,7 В без нагрузки на выводах. В случае нагрузки данное напряжение несколько проседает до 2,1 В буквально за несколько минут. За этот короткий период на поверхности отрицательных электродов успевает сформироваться плотный слой PbSO4. Соответственно, напряжение элемента на подключенной к авто АКБ составляет 2,15 В.

Если разряжать АКБ транспортного средства небольшим током (примерно 10% от номинальной емкости), тогда через 1-2 ч разрядки напряжение элемента снизится до 2 В. Это обусловлено тем, что в этом момент формируется большое количество PbSO4, который, в свою очередь сильно забивает поры активной массы. Помимо этого, проявляется рост внутреннего сопротивления элементов аккумулятора и значительно снижается концентрация жидкости.

Контроль за состоянием электролита

Контроль за электролитом – важная процедура, которая должна проводиться регулярно. От владельца транспортного средства требуется контролировать как уровень электролита в АКБ, так и его плотность. Чтобы проверить уровень электролита рекомендуется использовать стеклянную трубочку, но если ее нет, то можно использовать прозрачный корпус от ручки. Для измерения нужно открыть пробки всех банок и погрузить пластиковую/стеклянную трубочку до пластин. После чего с верхнего конца ее плотно зажать пальцем и поднять.

Оптимальный уровень электролита в трубке должен быть 10-12 мм. В случае нехватки электролита доливается вода до требуемого уровня. Выше необходимого уровня воду заливать не следует.

Срок службы электролита

Стоит знать, что кислотный электролит – это раствор, который не имеет срока годности. Срок службы для такой жидкости определяется исключительно исходя из того, как она способна выполнять свои функции.

К показателям, которые влияют на срок использования АКБ, относятся:

  • Плотность электролита.
  • Температурный режим функционирования АКБ.
  • Степень заряженности аккумулятора.

Если эти показатели соответствуют норме, срок службы электролита довольно продолжительный.

Как поднять плотность электролита

Повышение плотности жидкости происходит вследствие повышения температуры и в результате процесса, который называется гидролиз. Чтобы этот показатель находился на необходимом уровне, требуется регулярное добавление дистиллята. Если датчик концентрации кислоты в электролите показывает значение ниже, чем 1,275 г/см3, следует его поднимать.

Кислотность электролита можно поднять двумя способами: полной заменой старого электролита на новый или внесением разбавленной концентрированной кислоты.

В случае разбавления жидкости следует провести ряд действий для каждой банки:

  • Постараться откачать максимальное количество электролита посредством шприца или резиновой груши.
  • Внести в банку 0,5 его объема плотностью от 1,26 до 1,28 г/см3.
  • Чтобы тщательно перемешать жидкость, необходимо на выводы подать нагрузку с минимальной мощностью.

При замере плотности стоит определить необходимый уровень. Если не произошло изменений, тогда в половину оставшегося объема требуется внести еще электролит.

С помощью подобных манипуляций можно довести до оптимальной плотности концентрацию кислоты в электролите.

В случае, если показатель индикатора показывает значения плотности ниже, чем 1,2 г/см3, требуется полная замена электролита, так как способом доливки поднять ее не получится. Однако если батарее менее года, то стоит попробовать.

Важно! Серная кислота – агрессивная средой для кожных покровов человека и его одежды. Поэтому во время работ с открытой батареей рекомендуется позаботиться о мерах защиты: обязательно надеть резиновые перчатки, защитные очки. Так же пригодится прорезиненный фартук.

Порядок заливки и доливки кислотного электролита в АКБ

Составляющие компоненты электролита – кислоту и дистиллированную воду, нужно смешать в разных пропорциях. Так, если необходимо получить электролит с уровнем плотности 1,29 г/см³, то к 1 литру необходимо добавить 0,36 л кислоты, то есть в соотношении 1:3.

Заливку электролита производят стеклянной или полиэтиленовой трубочкой до уровня 10-15 мм над свинцовыми пластинами. После этого аккумулятор оставляют на два часа, однако в некоторых случаях плотность при этом падает. Далее АКБ заряжают током в десять раз меньшим его емкости в течение 4 часов.

Проверять плотность АКБ необходимо раз в 2-3 месяца. Для этого используется специальный прибор – ареометр.

Важно! В целях техники безопасности необходимо знать, что заливать нужно именно серную кислоту в дистилированную воду, но не наоборот, поскольку высока вероятность возникновения химической реакции данной смеси с выделением брызг и тепла.

Процесс приготовления электролита

Электролит для АКБ можно, конечно, приобрести в специализированных магазинах, но можно сделать его самостоятельно и при этом научиться регулировать плотность.

Для приготовления электролита потребуются следующие компоненты:

  • Вода дистиллированная.
  • Серная кислота.
  • Емкость из материала, устойчивого к воздействию концентрированного химического вещества: стекла, керамики, свинца.
  • Эбонитовая палочка (для размешивания жидкости).

Для приготовления в специальную емкость заливается вода, после – серная кислота. Компоненты тщательно палочкой смешиваются. Процедуру проводят последовательно, поскольку при обратном варианте есть вероятность получить ожоги.

Полученное вещество плотно накрывается и оставляется минимум на сутки до выпадения осадка и остывания. Стоит знать, что при обратном проведении заливки (сначала серная кислота, потом – вода), возможна гидратации и образование в кислоте тепла. Соответственно, вода может закипеть и спровоцировать разбрызгивание.

Срок службы АКБ ограничен ее техническими характеристиками. Однако при неправильном его использовании и хранении этот показатель может существенно снизиться. Чтобы АКБ не изнашивалась слишком стремительно, специалисты рекомендуют следить за плотностью электролита и его уровнем.

Узнаём какая кислота в аккумуляторе

Автомобильные аккумуляторы извлекают электрическую энергию из химической реакции, протекающей внутри него. по сути АКБ конвертируют энергию из электрической в химическую в процессе заряда и наоборот, когда выдают необходимый ток.

Для качественного протекания этих процессов требуются ингредиенты достаточной чистоты. Особенно это касается серной кислоты,  вместе с дистиллированной водой являющейся тем, из чего состоит электролит в аккумуляторе.

Содержание статьи

Серная кислота в аккумуляторе

По сути то, что залито в аккумулятор — это разбавленная серная кислота. В основе работы любого свинцово-кислотного аккумулятора лежит химический процесс, высвобождающий электрический заряд. Молекулы серной кислоты расщепляют посредством электролитической диссоциации свинцовые электроды, создавая положительно и отрицательно заряженные ионы.

Собираясь на положительных и отрицательных электродах батареи, ионы создают на клеммах АКБ необходимый заряд. Со временем часть молекул связывается без возможности возобновить свою работу в банках, что снижает плотность электролита. Поэтому так важно следить за концентрацией аккумуляторной кислоты.

Процесс носит название электролитической диссоциации. При нём ионы с положительным зарядом(катионы) — устремляются к плюсовому электроду. К отрицательному электроду направляются анионы — отрицательно заряженные ионы.

Окислителем выступает диоксид свинца, который в результате взаимодействия с молекулами кислоты восстанавливается, отдавая отрицательный заряд на электроды.  Растворы серной кислоты слабо проводят  электрический ток, однако хорошо справляется с ионным обменом.

При разрядке АКБ положительные ионы свинца устремляются через электролит с губчатого свинца – восстановителя. Здесь происходит превращение в двухвалентный свинец из четырехвалентного, таким образом, оставляя заряд 2 электронов с каждого иона.

На аноде — PbO2 + SO42− + 4H+ + 2e -> PbSO4 + 2H2O — окисление свинца.

На катоде — Pb + SO42− − 2e ->PbSO4

Во время зарядки идут обратные реакции — свинец движется в сторону пластин.

Оба электрода покрываются слоем сульфата, который образовывается из отрицательных кислотных остатков и положительных двухвалентных ионов свинца. Это называется сульфатацией, которая для пластин аккумулятора весьма опасна и грозит быстрым износом. Выделяемые газы в процессе восстановительно-окислительных реакций считаются побочным эффектом, однако они могут серьёзно повлиять на работоспособность всей батареи.

В процессе разрядки батареи к отрицательно заряженному электроду устремляются электроны, где они производят нейтрализацию ионов свинца. В зависимости от уровня заряда батареи плотность электролита может иметь разное значение.

Измерения делаются при комнатной температуре + 25 °С. Использование кислоты происходит в 1,6 раз больше положительными электродами. Поэтому рост объема электролита наблюдается при разрядке батареи и уменьшение – при зарядке.

Состав кислотного электролита

Свинцово — кислотные аккумуляторы для автомобилей наиболее распространенные на сегодня. Электролит в аккумуляторе автомобиля это 33-38 % раствор серной кислоты в дистиллированной воде.  Плотность такого раствора примерно равна  1.27 г/л. Существует несколько стандартов качества кислоты, но нас интересует только характеристики кислоты для АКБ.

Согласно ГОСТ 667 73 аккумуляторная кислота должна обладать следующими физико-химическими показателями.

Для высшего сорта массовые части:

  • моногидрата – 92-94 %;
  • железа – до 0,005 %;
  • после прокаливания остатка – 0,02 %;
  • окислов азота – 0,00003 %;
  • мышьяка – не более 0,00005 %;
  • хлористых соединений – 0,0002 %;
  • марганца – до 0,00005 %;
  • всех тяжелых металлов, пересчет на Рb – 0,01 %;
  • меди – 0,0005 %;
  • восстановителей для KМnO – до 4,5 %.

Прозрачность раствора определяется при комнатной температуре жидкости с помощью специального теста. Согласно ГОСТ 667 73 кислота аккумуляторная должна быть определенной прозрачности, что при установке на поле с шахматными клетками и подсвечивании его электрической лампой должно давать четкие очертания ячеек. Представленные данные — это эталонные показатели, и на практике то что заливают в аккумулятор всегда ниже качеством и больше загрязнено.

Поднятие плотности в АКБ

Повышение плотности электролита происходит как следствие повышения температуры и гидролиза в батарее. Для выравнивания этого показателя требуется постоянное добавление определенного количества дистиллята. При меньшей концентрации аккумуляторной кислоты в электролите, следует ее поднимать, если датчик показывает значение ниже 1,275 г на куб. см.

Важно! Кислота является агрессивной средой для тканей человека, одежды. Поэтому при работах с открытой батареей следует позаботиться о мерах защиты: надеть защитные очки и резиновые перчатки. Не помешает прорезиненный фартук или старая одежда.

Кислотность электролита поднимается двумя путями: внесением концентрированной кислоты с помощью постепенного разбавления или полная замена электролита новым.

В первом случае следует провести такие действия для каждой банки:

  1. Откачать по возможности максимальное количество электролитической жидкости с помощью резиновой груши или колбы;
  2. Внести в банку половину ее объема электролита с плотностью от 1,275 до 1,29 г на куб. см;
  3. Для перемешивания электролита на выводы подается нагрузка небольшой мощности, например при подключении обычной лампочки для автомобилей, или выдерживание на протяжении нескольких часов;
  4. При замере плотности следует определить нужный уровень. Если не было изменений, то в половину оставшегося объема следует внести еще электролит;
  5. Повторное перемешивание с замером;

С помощью подобных манипуляций следует довести до нужной плотности концентрацию серной кислоты в электролите.

При показателе индикатором значения плотности ниже 1,2 г на куб. см, требуется полная замена электролитической жидкости, поскольку подобным способом поднятие ее невозможно. Такой уровень в заряженном состоянии наводит на мысль о целесообразности операции.

Если батарее менее года, то процедура может увенчаться успехом, более старые элементы питания, скорее всего, реанимацию не переживут.

Полезное видео

Видеоинструкция по обслуживанию аккумулятора

Какой электролит заливать?

Для приготовления нового электролита требуется концентрированная кислота для аккумуляторов, которая продается с плотностью 1,835 – 1,84 г на куб. см. Разбавляется жидкость чистой дистиллированной водой, поскольку содержащиеся соли металлов в обычной проточной воде пагубно влияют на электроды АКБ.

Важно! Внесение дистиллята в кислоту строго запрещено. В результате таких действий возникает сильный нагрев, бурная реакция с разбрызгиванием вещества. Поэтому добавлять следует кислоты в дистиллированную воду тонкой струйкой.

Для того чтобы развести аккумуляторную жидкость, следует проделать такие операции:

  1. По возможности использовать защитную одежду: защитные очки, химически устойчивую одежду и резиновые перчатки.
  2. Подготовить все ингредиенты и инструменты: кислоту, дистиллированную воду, ареометр, химически стойкую посуду,
  3. Рассчитать количество кислоты и дистиллированной воды для необходимого результата. В среднем в АКБ залито 2,6-3,7 литра раствора, но лучше разведение производить с расчетом на объем 4 литра;
  4. В устойчивую к кислотным воздействиям емкость наливается нужный объем дистиллята;
  5. Постепенно разбавляется дистиллированная вода кислотой с постоянным перемешиванием, чтобы плотные слои разводились равномерно, а не опускались на дно емкости;
  6. Ареометром замеряется плотность полученного раствора;
  7. При наличии показателя, близкого к требуемому значению, раствор должен настояться несколько часов для лучшего перемешивания.

Таблица плотностей электролита и соотношения дистиллята и кислоты

При получении слишком концентрированной жидкости, следует провести разбавление ее дистиллятом. При смешивании дистиллированной воды и аккумуляторной кислоты в процессе реакций выделяется тепло, которое будет опасным для электродов. Поэтому заливать в банки следует только остывший раствор.

Заключение

Срок службы аккумуляторной батареи ограничивается ее техническими характеристиками. Однако неправильное использование и хранение может существенно снизить этот показатель. Чтобы АКБ не изнашивалась стремительно, нужно следить за плотностью электролита и его уровнем.

В результате химических процессов повышение плотности раствора происходит из-за высокой температуры и естественных реакций окисления и восстановления. Поэтому следует доливать дистиллят. Сильное падение плотности требует полноценной замены электролитической жидкости. Важно соблюдать меры предосторожности при работе с емкостью, а также следовать четким инструкциям.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и для чего нужен электролит

Многие автолюбители задают себе вопрос о том, какая кислота залита в аккумуляторе автомобиля. По незнанию высказываются различные неверные предположения. Кто-то говорит, что там соляная кислота. Некоторые считают, что там вода. Пора внести ясность в этот вопрос. В свинцово-кислотном аккумуляторе автомобиля залита серная кислота. Если выражаться совсем точно, то залит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Этот раствор получил название электролит.

 

Содержание статьи

Применение серной кислоты и её сорта

Вообще, в качестве электролита в некоторых видах автомобильных аккумуляторов может использоваться щёлочь. Например, никель-кадмиевый или никель-железный тип АКБ. Есть ещё группа гелевых аккумуляторов AGM и GEL, где электролит находится в связанном состоянии. Но это тот же раствор серной кислоты. Просто он либо переведён в гелеобразное состояние с помощью добавок (GEL), либо им пропитано стекловолокно (AGM). Наиболее распространёнными на сегодняшний день остаются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Поэтому речь пойдёт именно о водном растворе серной кислоты, предназначенном для заливки в АКБ.

Электролит

Дистиллированная вода

Серная кислота используется в самых разных отраслях народного хозяйства. К примеру, с её помощью очищается поверхность металла перед нанесением покрытия, она используется при приготовлении различных синтетических красителей. Кроме того, серная кислота востребована в сфере производства удобрений, взрывчатки, фармакологической промышленности, переработке нефти.

Серная кислота нашла широкое применение при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов для автомобилей. Концентрация кислоты в электролите составляет 30-35 процентов (вес.). Остальное дистиллированная вода. Использовать обычную водопроводную воду нельзя, поскольку в ней содержатся соли различных металлов. Их попадание в аккумулятор автомобиля значительно сократит срок его службы.

В бытовой сфере концентрации Н2SO4 в 30 процентов достаточно, но в сфере производства часто используется серная кислота более высокой концентрации. Концентрированную серную кислоту получают в две стадии. На первой стадии концентрация доводится до 70 процентов, а затем увеличивают до 98 процентов. Серная кислота такой концентрации наиболее пригодна для последующего хранения. Возможно, получение концентрации 99 процентов, но в дальнейшем из-за потери SO3 она снижается до 98,3 процента.

Существуют основные сорта серной кислоты, которые перечислены ниже:

  • Башенная или нитрозная. Концентрация 75 процентов. Плотность этого сорта составляет 1,67 гр/см3. Название этот сорт получил из-за метода производства в футерованных башнях нитрозным способом. Обжиговый газ с двуокисью серы (SO2) обрабатывается нитрозой (H2SO4 с добавками оксидов азота). В ходе химической реакции получается оксиды азота и кислота. При этом оксиды постоянно циркулируют в производственном цикле;
  • Контактная. Концентрация от 92,5 до 98 процентов. Плотность сорта составляет 1,837 гр/см3. Этот сорт также производится из обжигового газа, в котором содержится двуокись SO2. В ходе реакции происходит ее окисление до SO3 при контакте с твёрдым катализатором из ванадия;
  • Сорт Олеум. Концентрация 104,5 процента. Плотность составляет 1,897 гр/см3. Сорт представляет собой раствор SO3 в серной кислоте (H2SO4). Соотношение SO3 — 20 процентов, H2SO4 — 104,5 процента;
  • Высокопроцентный олеум. Концентрация 114,6 процента, а плотность 2,002 гр/см3;
  • Аккумуляторная. Концентрация от 92 до 94 процента, а плотность 1,835 гр/см3.

Вернуться к содержанию
 

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Работа свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора основывается на электрохимических процессах, которые протекают с участием электролита. Аккумулятор автомобиля состоит из положительных и отрицательных пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты. Положительные и отрицательные пластины имеют токоотводящие решётки из свинца с различными добавками в зависимости от типа аккумулятора.

На решётках положительных электродов нанесён красновато-коричневый диоксид свинца (PbO2). На отрицательных электродах — сероватый порошок свинца (Pb). Электрические характеристики аккумулятора напрямую зависят от плотности электролита. Для понимания назначения электролита нужно рассмотреть основные процессы, происходящие в аккумуляторе автомобиля.

При разряде аккумулятор на положительном электроде (аноде) идёт следующая реакция:

PbO2 + SO42− + 4H+ + 2e -> PbSO4 + 2H2O

На отрицательном электроде (катоде) протекает такой процесс:

Pb + SO42− − 2e ->PbSO4

При заряде АКБ эти реакции протекают в обратном направлении.

Электролит в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе имеет разную плотность в зависимости от степени заряженности АКБ. Как уже говорилось выше, концентрированная кислота аккумуляторного сорта имеет плотность 1,835 гр/см3. Плотность электролита на заряженном аккумуляторе лежит в диапазоне 1,127─1,300 гр/см3. При разрядке аккумулятора автомобиля в результате электрохимической реакции из электролита расходуется серная кислота и его плотность падает. Пока через батарею проходит ток разряда кислота рядом с электродами расходуется в результате вышеописанной реакции. Идёт диффузия H2SO4 из объёма к электродам. Таким образом, поддерживается напряжение на выводах аккумулятора.

В начале разрядки процесс диффузии кислоты в электроды. Это объясняется тем, что в активной массе электродов поры ещё не забиты сульфатом. По мере того, как на них образуется слой сульфата и забивает поры, процесс диффузии притормаживается. В теории процесс разряда может идти до того момента, пока электролит не превратится в воду. Но на практике разряд идёт до тех пор, пока плотность не опуститься до значения 1,15 гр/см3. К моменту падения плотности до 1,15 гр/см3 выделяется столько сульфата свинца, что его хватило для закупоривания активной массы пластин. По плотности электролита можно судить о степени заряженности АКБ. Для этого можно использовать таблицу, представленную ниже.

Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Полностью заряженный элемент АКБ автомобиля выдаёт напряжение 2,5─2,7 вольт без нагрузки на выводах. При подключении нагрузки напряжение проседает до 2,1 вольта за несколько минут. За это время успевает сформироваться слой PbSO4 на поверхности отрицательных электродов. То есть, напряжение одного элемента на подключённой к автомобилю АКБ составляет примерно 2,15 вольта.

Если разряжать аккумулятор автомобиля небольшим током (10 процентов от номинальной ёмкости), то через час разрядки напряжение элемента снижается до 2 вольт. Это происходит из-за того, что в этом момент быстро формируется большое количество PbSO4, который забивает поры активной массы. В результате растёт внутреннее сопротивление элементов АКБ и падает концентрация электролита. Через некоторое время процесс разрядки выходит на прямую (см. график).

График разрядки аккумулятора

Эта прямая соответствует балансу плотностью электролита около электродов и в остальном объёме. Постепенно кислота поступает из объёма к электродам и вступает в реакцию с выделением сульфата свинца. Плотность электролита постепенно снижается, а напряжение падает медленнее, чем на начальной стадии. И на конечной стадии, когда активная масса блокируется образовавшимся сульфатом свинца, реакция замедляется и напряжение быстро падает.
Вернуться к содержанию
 

Контроль за состоянием электролита в АКБ?

От владельца автомобиля требуется периодически контролировать уровень электролита в аккумуляторе и его плотность. Для контроля уровня электролита можно использовать стеклянную трубочку. Если её под рукой нет, то можно использовать прозрачный пластиковый корпус от старой шариковой ручки. Для измерения уровня электролита отворачиваете пробки банок батареи и погружаете трубочку до пластин. Затем с верхнего конца плотно зажимаете пальцем и поднимаете. Уровень электролита в трубочке должен составлять 10─12 миллиметров.

В случае нехватки электролита долейте дистиллированной воды до необходимого уровня. Лучше покупайте дистиллированную воду в аптеке. В автомобильных магазинах под видом дистиллированной воды часто продают обычную водопроводную. Выше требуемого уровня воды также заливать не следует. В необслуживаемых автомобильных аккумуляторах (ссылка на материал) доливка дистиллированной воды не требуется. У них сниженный расход воды и они, как правило, имеют крышку с системой рециркуляции электролита.

Внимание! Не допускайте эксплуатации аккумуляторной батареи с уровнем электролита ниже верхней части пластин. Это значительно сокращает срок его службы.


Для того, чтобы измерить плотность Вам потребуется ареометр. Это приспособление представляет собой запаянную стеклянную трубку, в которой находиться ртуть или дробь. На верхнем конце ареометра имеется градуированная шкала. Диапазон измерений плотности 1,100─1,300 гр/см3. Ареометр помещён в разборную колбу с грушей.

Ареометр

Вам нужно опустить нижнюю часть в банку и набрать электролита. После этого вынимаете и смотрите, на каком значении находится уровень электролита. Сам ареометр будет плавать в электролите наподобие поплавка. На некоторых моделях ареометров шкала со значениями может быть заменена надписями «Полный заряд», «Половина», «Разряжен».

Вернуться к содержанию
 

Как поднять плотность электролита?

Выше уже говорилось о том, что в результате гидролиза воды и нагрева АКБ под капотом уровень электролита постепенно уменьшается и растёт его плотность. Поэтому периодически нужно доливать дистиллированной воды. А что, если плотность электролита на заряженном аккумуляторе автомобиля, наоборот, меньше нормы (1,275 гр/см3)? Тогда нужно поднять концентрацию кислоты.

Внимание! Во время работ с кислотой одевайте резиновые перчатки и защитные очки. Если вы будете самостоятельно разводить электролит из концентрированной кислоты и дистиллированной воды, помните, что нельзя наливать воду в кислоту. В этом случае начинается реакция гидратации с выделением большого количества тепла. В результате вода закипает и провоцирует брызги кислоты, что очень опасно. Поэтому при разбавлении нужно лить кислоту в воду.


При поднятии плотности электролита может быть два варианта. Если средняя плотность по всем банкам не ниже 1,2 гр/см3, то нужно поднять плотность постепенным разбавлением.

Для каждой из банок нужно проделать следующие действия:

  • Откачиваете как можно больше электролита из банки. Для этого можно использовать резиновую грушу или ту же колбу. После этого в банку заливаете электролит (плотность 1,275─1,29 гр/см3) половину откачанного объёма;
  • Для того чтобы электролит перемешался, можно дать на выводы нагрузку (например, подключить автомобильную лампочку) или просто подождать некоторое время;
  • Затем делаете замер плотности. Если она не поднялась до нужного уровня, то заливаете электролит в половину от оставшегося объема;
  • Перемешивание и снова замер;
  • Доводите плотность кислоты до требуемого уровня.

Если плотность электролита ниже 1,2 гр/см3, то здесь уже нужно его менять полностью. То есть, сливать старый и заливать новый, требуемой плотности. Но, если электролит имеет такую низкую плотность в заряженном состоянии, то возникают сомнения в целесообразности его дальнейшего использования. В этом случае электролит имеет смысл менять только если АКБ относительно новая (до года). Иногда встречаются аккумуляторы автомобиля с такой плотностью электролита прямо из магазина. Если это уже отработавшая несколько лет батарея, то лучше купить новую. При утилизации аккумуляторов отработавший электролит также идет на переработку.
Вернуться к содержанию
 

Что мы узнали?

Из этой статьи читатели должны были узнать о том, какая кислота залита в аккумулятор автомобиля, какую плотность она должна иметь. Отдельно были рассмотрены химические реакции, проходящие в автомобильном аккумуляторе с участием электролита. Также были даны рекомендации по поддержанию уровня и плотности электролита и приспособлениях, которые для этого требуются. Если у вас остались вопросы или есть пожелания, пишите их в комментариях.
Вернуться к содержанию

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и какова ее плотность

Владельцы автомобилей часто задаются вопросом о том, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, от которой зависит срок его службы. Производители этой продукции в основном заливают серную кислоту, представляющую кислотно-водный раствор определенной плотности и концентрации. Она называется электролитом, и для контроля его качества следует знать определенные особенности обращения, проверки и технические характеристики. В некоторых АКБ используется щелочной электролит, состоящий из элементов лития, натрия, калия и их комбинаций. В основном это сухозаряженные источники питания, которые применяются в суровых климатических условиях.

Состав электролита

Электролит, или серная кислота используется современной промышленностью для производства источников тока:

  • в батареях;
  • аккумуляторах;
  • электрических конденсаторах.

В аккумуляторы заливается серная кислота разбавленного соотношения с водой — примерно 70% воды, 30% H2SO4. При ее отсутствии устройство не пригодно к работе. Особого внимания также заслуживает плотность жидкости, которую следует проверять и при необходимости увеличивать.

Контроль плотности

Плотность в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе измеряют в гр/см³, и она должна быть пропорциональна концентрации раствора с обратной зависимостью температур жидкости. Нормальный показатель — 1,27-1,29 гр/см³. Этот показатель позволяет определить состояние батареи, и если она не держит заряда, то необходимо проверить количество вещества. Со временем уровень электролита аккумулятора автомобиля сокращается, и соответственно, увеличивается плотность при гидролизе воды и нагрева. Для этого требуется периодически доливать дистиллированную воду, снижая концентрацию серной кислоты. Процедуру можно выполнить самостоятельно, если знать, сколько требуется для определенной модели вещества.

Электролит для аккумуляторов можно приобрести в магазинах, либо сделать своими руками и научиться регулировать плотность, своевременно измерять и ухаживать за устройством для продления срока службы.

Для приготовления потребуются следующие компоненты:

  • Серная кислота.
  • Вода дистиллированная.
  • Емкость из стекла, свинца, керамики, устойчивая к воздействию химического вещества.
  • Эбонитовая баночка для размешивания.

Для приготовления в емкость заливается дистиллированная вода, затем серная кислота, и палочкой параллельно помешивается получаемая смесь. Процедуру проводят последовательно, так как при обратном варианте можно получить ожоги. Если места эксплуатации автотранспорта климат умеренный, то следует придерживаться такой пропорции веществ: на 1 л воды — 0,36 л кислоты. Для теплого климата на 1 л воды следует заливать кислоту в объеме 0,33 л. Полученное вещество накрывается и оставляется на сутки до образования осадков и остывания. При замене электролита в аккумуляторе надевают резиновые перчатки и очки для защиты глаз.

Напомним, что при обратном проведении заливки, в частности, первой воды, возможна реакция гидратации и образования тепла в кислоте. Вероятно, что вода закипит и спровоцирует разбрызгивание.

Проверять плотность аккумулятора необходимо раз в три месяца. Для этого пользуются ареометром.

Составляющий компонент строения АКБ

Без наличия в аккумуляторе электролита не будет выполняться его основная функция, так как вещество является активатором заряда и разряда. В емкости устройства жидкости должно быть много, и, соответственно, вес аккумулятора не маленький. Примерное соотношение конструкции представляет до 20 % веса жидкости, до 25 % пластика и свинцовая составляющая достигает до 80 % веса. Плюсовые пластины состоят из диоксида свинца, минусовые монолитные пластины — чистый свинец. Пластины служат для сборки пакетов, способствующих накоплению заряда.

Следует отметить, что АКБ различается по моделям, и, в частности, модель 55 А/ч относится к одной из самых легких, какую можно встретить в легковых автомобилях достаточно часто. Ее вес не превышает 16 кг. Есть более компактные модели с незначительным весом, как, например, 40 А/ч и другие варианты.

Нейтрализация электролита

Если аккумулятор вышел полностью из строя, его требуется утилизировать грамотно. Но также в случае течи электролита из батареи необходимо узнать, чем нейтрализовать ее.

Бывают ситуации, когда при поломке аккумулятора может быть залита отдельная часть в месте его нахождения. Для этого необходимо вытащить батарею и провести очистку. Нейтрализация этого вещества из аккумулятора, как правило, проводится при помощи специального оборудования и применения технологий. Это важно с экономической и экологической точек зрения. Если проводить неорганизованную нейтрализацию, можно нанести значительный вред окружающей среде.

В настоящее время имеются два варианта нейтрализующего вещества с кислотами промышленным способом. Первый предусматривает устранение фильтрующим методом сброса кислоты в стоки, с пропусканием через магнезит, известняк и другие материалы, а второй способ – регенерация кислоты специальной обработкой с последующим получением товарного продукта. Но на практике многие водители рекомендуют в случае пролива опасного вещества использовать щелочный раствор, который делается из пищевой соды и воды.

При регулярной проверке аккумулятора, в том числе контроле за плотностью и уровнем электролита, можно избежать многих проблем и продлить срок эксплуатации батареи, не допустить механических разрушений. Всегда требуется внимательно относиться к устройствам при эксплуатации, особенно в зимнее время, когда при низких температурах и сниженной плотности электролита может произойти его замерзание или разрушение пластин.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля: состав, характеристики

Длительный срок службы АКБ во многом зависит от состояния залитого электролита. Последний представляет собой кислотно-водный раствор. Чтобы контролировать его качество надо знать и какая кислота в аккумуляторе автомобиля, и её свойства. Это может пригодиться при покупке сухозаряженных источников питания, когда надо самостоятельно определяться с заливаемой жидкостью. Но особенно этот вопрос актуален для районов с экстремальными климатическими условиями.

Название и роль кислоты электролита

Источник энергии фактически является стандартной батареей. Внутри её находятся анод и катод, а также аккумуляторная жидкость или электролит. Последний представлен раствором кислоты с дистиллированной водой в процентном соотношении 30 к 70, соответственно. Такая пропорция компонентов обеспечивает наиболее эффективное взаимодействие жидкости со свинцовыми пластинами.

Обычная вода содержит примеси, уменьшающие срок службы батареи. А какая кислота в аккумуляторе автомобиля обеспечит появление тока? Та, что вступает в реакции обмена с разными металлами и оксидами, которые необходимы для функционирования батареи. Самым активным из подобных веществ является триоксид серы или ангидрид с химической формулой h4SO4. Более известное и распространённое среди обывателей название серная кислота.

Когда подключается внешняя нагрузка, тогда взаимодействие жидкости со свинцом и оксидами приводит к необходимым окислительно-восстановительным реакциям. Они противоположны при заряде и разряде батареи. Ток возникает за счёт выделения электронов из свинца положительного элемента, которые принимает оксид отрицательной пластины. А передача заряженных частиц осуществляется благодаря действию раствора, который заливается в батарею.

Основные процессы, протекающие при разряде

На контактах АКБ происходят следующие химические процессы:

  • на катоде восстанавливается оксид свинца;
  • тратится триоксид серы;
  • появляется вода;
  • на аноде образуется окись металла.

Получается, что во время реакции кислоту заменяет более лёгкая вода. В результате плотность аккумуляторной жидкости падает. При заряде процессы идут в обратном направлении. После этого под действием возникающего тока начинается электролиз, то есть распад на водород и кислород. Происходит их выделение в газообразной форме. Из-за этого раствор начинает кипеть, так как активно выходят распавшиеся компоненты. Вещества покидают состав смеси, не возвращаясь обратно. Плотность электролита повышается, так как оставшаяся кислота более тяжёлая. Чтобы восстановить первоначальные свойства приходится доливать дистиллированную воду.

Электролит и его характеристики

Параметры растворов определяют потери энергии и даже условия эксплуатации машин, то есть рабочую температуру. Нормативно характеристики регулируются стандартом ГОСТ 667-73. В большей степени физико-химические свойства зависят от пропорций содержащихся компонентов. Плотность раствора определяется соотношением кислоты и воды. Именно она является самым важным свойством электролитов для аккумуляторов. Эта величина должна укладываться в пределы от 1,07 до 1,3 г/мл. Изменение концентрации кислоты поднимает или снижает порог замерзания. От неё же зависит электрическая проводимость, которая обратно пропорциональна сопротивлению АКБ. Обледенение ведёт к повреждению и полному разрыву банок в автомобильных аккумуляторах. При низких температурах плотность рабочей смеси рекомендуется повышать до 1,31 г/см³. С точки зрения электропроводности, это не самый лучший показатель. Но уменьшение может вызвать замерзание жидкости. Оптимальная величина с минимальным сопротивлением соответствует комнатной температуре и составляет 1,23 г/см³. Какую кислотность выбирать для идеального баланса между потерями энергии и соответствия конкретным климатическим условиям описано в таблице.

Температура и рекомендуемая плотность
Среднемесячная температура, 0С Время года Плотность электролита, г/см³
от -50 до -30 зима 1,28
от -50 до -30 лето 1,24
от -30 до -15 круглый год 1,27
от -15 до -8 круглый год 1,24
от -8 до +4 круглый год 1,20
от -15 до +4 круглый год 1,22

Таблица 1. Зависимость плотности электролита от температуры зимой и летом.

Важно! Когда используется раствор с оптимальными для определённого времени года параметрами, тогда срок эксплуатации источника питания будет значительно продлён. Дело в том, что чрезмерно концентрированная смесь, залитая в тёплое время года, негативно, даже разрушительно влияет на автомобильный аккумулятор. Высокая плотность не только увеличивает потери энергии. Серный ангидрид до такой степени активное и едкое вещество, что он способен полностью разрушить электроды.

Изменение плотности раствора

Если снизить кислотность можно добавлением воды, то с увеличением так не получится. Плотность жидкости, залитой в аккумулятор, регулируется степенью заряженности батареи. Чем вторая величина выше, тем больше первая. Это объясняется тем, что по окончании окислительных и восстановительных реакций нередко происходит распад воды на составляющие в газообразном состоянии. То есть она теряется, а повышается концентрация кислоты в электролите. С помощью заряда избавляются от недостатка плотности. Если же и это не помогает — используют корректирующий электролит.

Соотношение заряда и плотности электролита
Плотность при 25°С, г/см. куб. Степень заряженности, %
1,27 100
1,23 75
1,21 62,5
1,19 50
1,15 25
1,13 12,56
1,12 6
1,11 0

Таблица 2. Зависимость плотности электролита от величины заряда аккумуляторной батареи.

Присадки

Рынок предлагает огромное количество различных добавок, которые заливают в батарею для повышения качества электролита. Производители обещают улучшение запуска в морозы, увеличение срока службы, восстановление работоспособности АКБ и повышение энергоёмкости. Основное их действие это десульфатация, но не настолько сильная, как заверяет реклама. Остальное не имеет достаточного подтверждения. Состав присадок редко раскрывают. Чаще всего это сульфаты или фосфаты металлов. Встречаются и средства из органических соединений. Причём вторые добавляют к аккумуляторной жидкости вместе с первыми. Для поддержания наилучшего состояния АКБ достаточно убирать его в период сильного похолодания в тёплое помещение или подзаряжать. Но это подойдёт, если говорить о регионах с умеренным климатом. Когда речь идёт о работе в экстремальных температурах, выгоднее может оказаться приобретение сухозаряженной батареи. Владелец сможет самостоятельно заливать электролит, максимально подходящий к условиям эксплуатации. На видео ниже показано, как из электролита получить серную и соляную кислоты. https://youtu.be/DTUom2xCh7M

проблем со здоровьем, связанных с аккумуляторами - Battery University

Узнайте, что можно и чего нельзя делать при обращении с аккумуляторами.

Батареи безопасны, но необходимо соблюдать осторожность при прикосновении к поврежденным элементам и при работе со свинцово-кислотными системами, имеющими доступ к свинцу и серной кислоте. В некоторых странах свинцовую кислоту называют опасным материалом, и это правильно. Свинец может быть опасен для здоровья при неправильном обращении.

Свинец

Свинец - это токсичный металл, который может попасть в организм при вдыхании свинцовой пыли или проглатывании при прикосновении к рту руками, загрязненными свинцом.При попадании на землю частицы кислоты и свинца загрязняют почву и при высыхании переносятся по воздуху. Дети и зародыши беременных женщин наиболее уязвимы для воздействия свинца, поскольку их организм развивается. Избыточный уровень свинца может повлиять на рост ребенка, вызвать повреждение мозга, повредить почки, ухудшить слух и вызвать поведенческие проблемы. У взрослых свинец может вызвать потерю памяти и снизить способность к концентрации внимания, а также нанести вред репродуктивной системе. Также известно, что свинец вызывает высокое кровяное давление, нервные расстройства, боли в мышцах и суставах.Исследователи предполагают, что Людвиг ван Бетховен заболел и умер из-за отравления свинцом.

К 2017 году члены Международной ассоциации свинца (ILA) хотят поддерживать уровень свинца в крови рабочих горнодобывающих, плавильных, нефтеперерабатывающих и перерабатывающих предприятий на уровне ниже 30 микрограммов на децилитр (30 мкг / дл). В 2014 году средний участвующий сотрудник приходил на прием при 15,6 мкг / дл, но 4,8% были выше 30 мкг / дл. (Source Batteries & Energy Storage Technology, лето 2015.)

В 2019 году Университет Южной Калифорнии опубликовал данные об обнаружении свинца в зубах детей, живущих недалеко от завода по переработке батарей Exide Technologies в Верноне, штат Калифорния.


Рисунок 1: Свинец обнаружен в зубах младенцев возле завода по переработке аккумуляторов.


Свинец содержится в почве в естественных условиях на уровне 15–40 мг / кг. Этот уровень может многократно увеличиваться вблизи заводов по производству и переработке свинцовых аккумуляторов.Уровни загрязнения почвы в развивающихся странах, в том числе на африканском континенте, зафиксированы на уровне 40–140 000 мг / кг. (См. BU-705: Как утилизировать батареи.)

Серная кислота

Серная кислота в свинцово-кислотных аккумуляторах очень агрессивна и более вредна, чем кислоты, используемые в большинстве других аккумуляторных систем. Попадание в глаза может вызвать необратимую слепоту; глотание повреждает внутренние органы, что может привести к летальному исходу. При оказании первой помощи необходимо промывать кожу в течение 10–15 минут большим количеством воды, чтобы охладить пораженные ткани и предотвратить вторичное повреждение.Немедленно снимите загрязненную одежду и тщательно промойте подлежащую кожу. При обращении с серной кислотой всегда надевайте защитное снаряжение.


Кадмий

Кадмий, используемый в никель-кадмиевых батареях, при попадании внутрь считается более вредным, чем свинец. Рабочие на заводах по производству никель-кадмиевых аккумуляторов в Японии испытывают проблемы со здоровьем из-за длительного воздействия металла, и правительства запретили утилизацию никель-кадмиевых батарей на свалках. Мягкий беловатый металл, который естественным образом встречается в почве, может повредить почки.Кадмий может проникнуть через кожу при прикосновении к разлитой батарее. Поскольку большинство никель-кадмиевых батарей герметично, обращение с неповрежденными элементами не представляет опасности для здоровья; осторожность требуется при работе с открытым аккумулятором.

Металлогидрид никеля считается нетоксичным, и единственное беспокойство вызывает электролит. Хотя никель токсичен для растений, он не опасен для человека.

Литий-ионный тоже безвреден - аккумулятор содержит мало токсичного материала. Тем не менее, при работе с поврежденным аккумулятором соблюдать осторожность.При обращении с разлитой батареей не касайтесь рта, носа или глаз. Тщательно вымойте руки.

Храните маленькие батарейки в недоступном для детей месте. Дети младше четырех лет чаще всего проглатывают батарейки, и чаще всего попадают внутрь батарейки. Ежегодно только в Соединенных Штатах более 2800 детей проходят лечение в отделениях неотложной помощи по поводу проглатывания батарейки. Согласно отчету за 2015 год, количество серьезных травм и смертей от проглатывания батареек за последнее десятилетие увеличилось в девять раз.

Батарея часто застревает в пищеводе (трубке, по которой проходит еда). Вода или слюна создают электрический ток, который может вызвать химическую реакцию с образованием гидроксида, едкого иона, вызывающего серьезные ожоги окружающих тканей. Врачи часто неправильно диагностируют симптомы, которые могут проявляться в виде лихорадки, рвоты, плохого аппетита и усталости. Батареи, которые проходят через пищевод, часто проходят через пищеварительный тракт с незначительными повреждениями или без них. Совет родителям - выбирать безопасные игрушки и держать батарейки подальше от маленьких детей.


Советы по безопасности
  • Храните кнопочные батарейки в недоступном для детей месте. Эти батареи могут содержаться в пультах дистанционного управления, поздравительных открытках, часах, слуховых аппаратах, термометрах, игрушках и электрических ключах.
  • Как и в случае с фармацевтическими продуктами, держите незакрепленные батареи запертыми, чтобы к ним не могли добраться дети.
  • Сообщите детям, а также опекунам, друзьям, членам семьи и няням об опасности проглатывания батарейки.
  • Если вы подозреваете, что ваш ребенок проглотил батарею, немедленно обратитесь в больницу. Дождитесь медицинского обследования, прежде чем разрешать ребенку есть и пить.
.Информация об аккумуляторах

Содержание, от базового до расширенного

Батарейный университет

Поиск

  • Поиск
  • Узнайте о батареях
  • О нас
  • Купить аккумуляторы в портативном мире
  • Свяжитесь с нами
Просмотр заархивированных статей
Архивные статьи
Врет ли датчик уровня заряда батареи? Датчик уровня заряда батареи: факт или заблуждение? Странные и чудесные батарейки Какая лучшая батарея? Заменят ли вторичные батареи первичные? Четыре отступника от отказа батареи Достижения в свинцово-кислотной отрасли Секреты автономной работы Может ли свинцово-кислотная батарея конкурировать в наше время? Современные свинцовые аккумуляторные системы Что такое литий-ионный Литий-ионный аккумулятор - идеальный аккумулятор? Чехол-ячейка - маленький, но не беспроблемный Литий-ионный аккумулятор высокой мощности Литий-ионные проблемы безопасности Умная батарея Будет ли будущее у многоразовых щелочных батарей? Будет ли у топливного элемента вторую жизнь? Как внутреннее сопротивление влияет на производительность? Батарея и цифровая нагрузка Неисправимые проблемы с аккумулятором Беспроводная связь Как обслуживать батареи двусторонней радиосвязи Память: миф или факт? Как обслуживать аккумуляторы сотового телефона Портативные вычисления Промышленное применение Продвинутые анализаторы батарей Компьютеризированное тестирование батарей Портативные аккумуляторы для быстрого тестирования Почему разные методы тестирования дают разные показания? Наблюдение за батареями в повседневной жизни Колесный и стационарный Что вызывает выход из строя автомобильных аккумуляторов? Запускать легко, но могу ли я рулить и тормозить? Экспресс-тестирование автомобильных и стартерных аккумуляторов Гибридные автомобили никуда не денутся? Электромобиль зрелый? Сравнение заряда батареи Батареи против ископаемого топлива Стоимость портативной энергии Литий-ионный - решение для электромобиля? Батарея будущего Статистика батареи Оборудование для тестирования батарей Закрыть архивы

Основные сведения, которые вы должны знать

  • Введение
    BU-001: Обмен знаниями об аккумуляторах BU-002: Введение BU-003: Посвящение
  • Ускоренный курс по аккумуляторам
    BU-101: Когда была изобретена батарея? BU-102: Первые новаторы BU-103: Мировые рынки аккумуляторов BU-103a: Прорыв в батареях: миф или факт? BU-104: Знакомство с батареей BU-104a: Сравнение батареи с другими источниками питания BU-104b: блоки для сборки батарей BU-104c: восьмиугольная батарея - что делает батарею батареей BU-105: Определения батарей и их значение БУ-106: Преимущества первичных батарей BU-106a: выбор первичных батарей BU-107: Сравнительная таблица вторичного Ba
.Информация о свинцово-кислотных перезаряжаемых аккумуляторах

- Battery University

Ответ ДА. Свинцово-кислотный - это самая старая из существующих аккумуляторных батарей. Свинцово-кислотная батарея, изобретенная французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стала первой аккумуляторной батареей для коммерческого использования. 150 лет спустя у нас все еще нет рентабельных альтернатив автомобилям, инвалидным коляскам, скутерам, тележкам для гольфа и системам ИБП. Свинцово-кислотные батареи сохранили свою долю рынка в тех областях применения, где новые химические составы батарей были бы слишком дорогими.
Свинцово-кислотный не поддается быстрой зарядке. Обычно время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Периодическая полностью насыщенная зарядка необходима для предотвращения сульфатации, и аккумулятор всегда должен храниться в заряженном состоянии. Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, и перезарядка может оказаться невозможной.

Очень важно найти идеальный предел напряжения заряда. Высокое напряжение (выше 2,40 В / элемент) обеспечивает хорошую производительность батареи, но сокращает срок службы из-за коррозии сетки на положительной пластине.Низкий предел напряжения может привести к сульфатированию отрицательной пластины. Если оставить аккумулятор на плавающей зарядке в течение длительного времени, это не приведет к повреждению.

Свинцово-кислотный не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл сокращает срок службы батареи. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава. Чтобы аккумулятор не подвергался нагрузке из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать аккумулятор большей емкости. Свинцово-кислотная система стоит недорого, но эксплуатационные расходы могут быть выше, чем у системы на основе никеля, если требуются повторяющиеся полные циклы.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры герметичный свинцово-кислотный герметик обеспечивает от 200 до 300 циклов разряд / заряд. Основная причина относительно короткого срока службы - коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Свинцово-кислотный аккумулятор имеет одну из самых низких плотностей энергии, что делает его непригодным для портативных устройств.Кроме того, производительность при низких температурах оставляет желать лучшего. Саморазряд составляет около 40% в год, это один из лучших показателей для аккумуляторов. Для сравнения, никель-кадмиевый саморазряд израсходует это количество за три месяца. Высокое содержание свинца делает свинцово-кислотный продукт вредным для окружающей среды.

Толщина плиты

Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора можно частично измерить толщиной положительных пластин. Чем толще пластины, тем дольше будет срок службы. Во время зарядки и разрядки свинец на пластинах постепенно разъедается, и осадок падает на дно.Вес батареи является хорошим показателем содержания свинца и ожидаемого срока службы.

Пластины автомобильных стартерных аккумуляторов имеют толщину около 0,040 дюйма (1 мм), в то время как у обычных аккумуляторов гольф-каров пластины имеют толщину от 0,07 до 0,11 дюйма (1,8-2,8 мм). В аккумуляторных батареях для вилочных погрузчиков толщина пластин может превышать 0,250 дюйма (6 мм). В большинстве промышленных затопленных аккумуляторов глубокого цикла используются пластины свинцово-сурьмянистые. Это увеличивает срок службы пластин, но увеличивает выделение газов и потери воды.

Герметичный свинцово-кислотный

В середине 1970-х исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая может работать в любом положении.Жидкий электролит загустевает во влажные сепараторы, и корпус герметично закрывается. Предохранительные клапаны позволяют выпускать воздух во время зарядки, разрядки и изменения атмосферного давления.

В связи с различными потребностями рынка возникли две свинцово-кислотные системы: небольшая герметичная свинцово-кислотная (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и более крупная свинцово-кислотная система с регулируемым клапаном (VRLA). Обе батареи похожи. Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна аккумуляторная батарея не может быть полностью герметичной.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы не дать аккумулятору достичь своего газогенерирующего потенциала во время зарядки, поскольку избыточная зарядка может вызвать выделение газа и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены. Чтобы уменьшить время высыхания, в герметичных свинцово-кислотных аккумуляторах вместо свинцово-сурьмянистого свинца используется свинцово-кальциевый.

Оптимальная рабочая температура для свинцово-кислотного аккумулятора составляет 25 * C (77 * F).Повышенная температура сокращает продолжительность жизни. Ориентировочно каждые 8 ​​° C (15 ° F) повышения температуры сокращают срок службы батареи вдвое. VRLA, который будет работать 10 лет при 25 ° C (77 ° F), будет работать только 5 лет при 33 ° C (92 ° F). Та же самая батарея перестала бы работать через 2,5 года, если бы ее содержали при постоянной температуре пустыни 41 ° C (106 ° F).

Рисунок 1: Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор рассчитан на 5-часовой (0.2) и 20-часовой (0,05 ° C) разряд. Более длительное время разряда дает более высокие показания емкости из-за меньших потерь. Свинцово-кислотный хорошо работает при высоких токах нагрузки.

Батареи с абсорбированным стекломатным покрытием (AGM)

AGM - это герметичный свинцово-кислотный герметик нового типа, в котором между пластинами используются маты из абсорбированного стекла. Он герметичен, не требует обслуживания, а пластины жестко закреплены, чтобы выдерживать сильные удары и вибрацию. Почти все батареи AGM являются рекомбинантными, что означает, что они могут рекомбинировать 99% кислорода и водорода.Воды почти нет, потеря.

Зарядные напряжения такие же, как и для других свинцово-кислотных аккумуляторов. Даже в условиях серьезной перезарядки выбросы водорода ниже 4%, установленных для самолетов и закрытых помещений. Низкий саморазряд 1-3% в месяц позволяет долго хранить перед подзарядкой. AGM стоит вдвое больше, чем затопленная версия той же емкости. Из-за долговечности в немецких высокопроизводительных автомобилях используются аккумуляторы AGM вместо залитых.

Преимущества

  • Недорого и просто в изготовлении.
  • Зрелая, надежная и хорошо изученная технология - при правильном использовании свинцово-кислотная кислота долговечна и обеспечивает надежную службу.
  • Саморазряд - один из самых низких среди аккумуляторных систем.
  • Способен к высокой скорости разряда.

Ограничения

  • Низкая плотность энергии - плохое соотношение веса и энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.
  • Нельзя хранить в разряженном состоянии - напряжение элемента не должно опускаться ниже 2.10В.
  • Допускает лишь ограниченное количество полных циклов разряда - хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов.
  • Содержание свинца и электролита делают аккумулятор экологически небезопасным.
  • Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты - существуют проблемы с окружающей средой в связи с утечкой.
  • При неправильной зарядке может произойти тепловой пробой.
*** Пожалуйста, прочтите относительно комментариев ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University следит за комментариями и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Или перейти к другому архиву
.

Как ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами

Знаете ли вы основную причину выхода свинцово-кислотных аккумуляторов из строя и потери емкости? Сульфатирование аккумулятора. Это причина этих проблем в 80% случаев. Но с правильными инструментами для обслуживания батарей и небольшими затратами времени вы вернете свои батареи к жизни и обеспечите их надежную работу. Узнайте все, что вам нужно знать об обслуживании аккумулятора.

Стартерные аккумуляторы, полутяговые аккумуляторы, тяговые аккумуляторы и даже стационарные аккумуляторы - все они нуждаются в техническом обслуживании, чтобы полностью раскрыть свой потенциал.Регулярно выполняйте три основные задачи технического обслуживания, которые мы здесь описываем, чтобы оптимизировать производительность и надежность ваших свинцово-кислотных аккумуляторов.

Добавьте дистиллированную воду в свинцово-кислотную батарею

Жидкость в свинцово-кислотном аккумуляторе называется электролитом. На самом деле это смесь серной кислоты и воды. Когда аккумулятор заряжается, электролит нагревается, и часть воды испаряется. Во время процесса, называемого электролизом, вода распадается на газообразные водород и кислород, которые рассеиваются.Результат? Уровень электролита в батарее со временем снижается.

Если уровень электролита слишком низкий, пластины аккумуляторных элементов обнажатся и будут повреждены. Кроме того, серная кислота будет более концентрированной. Это означает, что вам необходимо заменить электролит. Вот как вы это делаете.

1. Проверить уровень воды в аккумуляторной батарее с помощью индикатора уровня

Как узнать, когда нужно добавить воды в аккумулятор? Это один из самых частых вопросов, которые нам задают.Вы можете постоянно проверять свою батарею или каждую батарею в каждой машине в вашем парке, но это ужасно трудоемко, и есть более простые подходы. Индикаторы специально разработаны для проверки уровня воды в аккумуляторе. Они уведомят вас, когда вам нужно зарядить аккумулятор.

Доступны разные системы. Один из них - Smartblinky. Вы устанавливаете его за вилкой аккумулятора. Есть ли зеленый свет? Ваш уровень электролита в порядке. Когда индикатор загорится красным, значит, пора добавить воды в аккумуляторные батареи.

Вы добавляете воду в аккумулятор до или после зарядки? Перед зарядкой всегда убедитесь, что электролит покрывает пластины аккумулятора. Если пластины закрыты, зарядите аккумулятор и при необходимости долейте. Это связано с тем, что электролит расширяется во время зарядки и, скорее всего, выльется через край, если вы уже долили его перед зарядкой.

2. Убедитесь, что у вас всегда под рукой есть дистиллированная вода.

Никогда не заливайте в аккумулятор обычную воду. Это повредит вашу батарею.Вам нужно использовать дистиллированную воду. Она также известна как деионизированная вода и деминерализованная вода. По сути, это вода, прошедшая фильтрацию для удаления металлов и минералов, которые могут мешать процессам в вашей батарее.

Купите дистиллированную воду в строительном магазине или у специалиста по автомобильным запчастям. Также легко сделать самому. Вам нужна простая водопроводная вода и устройство для деминерализации, такое как Hydropure. Самые простые из этих устройств наполнены смолой. Вы впускаете водопроводную воду, смола отфильтровывает металлы и минералы из воды, и у вас остается деионизированная, деминерализованная, дистиллированная вода, которая подходит для использования с вашей батареей.

3. Установить автоматическую систему заливки воды в аккумуляторную батарею

Сколько дистиллированной воды вы добавляете в аккумулятор? Это еще один вопрос, который нам часто задают. Ответ варьируется от одной батареи к другой. Это одна из причин, по которой мы рекомендуем использовать систему наполнения аккумулятора водой.

В системе наполнения водой аккумуляторных батарей используются крышки заливных горловин с поплавками, которые соединяются друг с другом через водяные шланги. Они предохраняют аккумулятор от переполнения. И они экономят ваше время. Все, что вам нужно сделать, это налить в шланг дистиллированную воду.Все остальное сделает система розлива.

Свинцово-кислотная батарея выравнивания

Вторая задача в обслуживании аккумуляторов - зарядка. Очень важно, чтобы батареи заряжались равномерно.

Чем больше вы используете аккумулятор, тем больше может колебаться емкость разных элементов. Одна ячейка может быть полностью заряжена, а другая - наполовину. В этом случае аккумулятор заряжается не полностью.

Мы советуем использовать уравнительное зарядное устройство аккумулятора для выполнения выравнивающего заряда.Выравнивание заряда батареи - это простой процесс, который предотвращает это. Зарядное устройство для аккумулятора обеспечивает более низкий ток в течение более длительного периода времени. В то время как типичный цикл зарядки длится около восьми часов, стабилизация занимает около одиннадцати часов. Поскольку он также требует более длительного времени охлаждения, чем обычный цикл зарядки, лучше всего выполнять выравнивающий заряд на выходных, чтобы у вас было достаточно времени для зарядки и охлаждения аккумулятора перед тем, как снова использовать его.

Что делать, если ваша батарея уже страдает от сульфатации? К счастью, сульфатирование можно контролировать и даже уменьшить.Просто пошлите через батарею большие кратковременные токи. Этот процесс называется восстановлением батареи.

Держите аккумулятор в чистоте

И последнее, но не менее важное: очень важно содержать аккумулятор в чистоте.

Кислота, грязь и пыль в аккумуляторной батарее, как известно, вызывают токи утечки, которые приводят к разрядке аккумулятора и выходу его из строя. Чистая батарея необходима. Как лучше это сделать? Используйте пароочиститель для батарей, например AQ steam или AQ steam pro.

У вас есть вопросы по любой из этих задач по обслуживанию аккумуляторов? Вы хотите знать, какие продукты лучше всего подходят для обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов? Вы найдете ответы - и все остальное, что вам нужно знать - в нашем профессиональном руководстве по обслуживанию аккумуляторов. Нажмите на кнопку, чтобы посмотреть его в Интернете.

Загрузите нашу инструкцию по обслуживанию аккумуляторной батареи

.Свинцово-кислотный аккумулятор

- Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Свинцово-кислотный аккумулятор в автомобиле

Свинцово-кислотная батарея - вторичный элемент, то есть перезаряжаемый. Это очень распространено в легковых и грузовых автомобилях. Он содержит пластины свинца и оксида свинца (IV) в растворе серной кислоты. Оксид свинца (IV) окисляет свинцовую пластину, создавая электрический ток.

Свинцово-кислотные батареи - самые дешевые перезаряжаемые батареи, которые могут производить много энергии. Однако они содержат токсичный свинец и должны быть переработаны.Это влажные клетки, и опасная кислота может вылиться наружу. Герметичные свинцово-кислотные батареи - это батареи, в которых серная кислота находится в геле, который остается внутри, даже когда аккумулятор перевернут.

Реакции:

  1. оксид свинца (IV) + серная кислота + дополнительные ионы водорода → сульфат свинца (II) + вода на катоде
  2. свинец + дополнительные ионы сульфата → сульфат свинца (II) на аноде

Эти реакции меняются на противоположные, когда аккумулятор заряжается.

  • Влажная камера
  • Стол аккумуляторов
Эту короткую статью о науке можно сделать длиннее.Вы можете помочь Википедии, добавив к ней . .

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и какова ее плотность

Владельцы автомобилей часто задаются вопросом о том, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, от которой зависит срок его службы. Производители этой продукции в основном заливают серную кислоту, представляющую кислотно-водный раствор определенной плотности и концентрации. Она называется электролитом, и для контроля его качества следует знать определенные особенности обращения, проверки и технические характеристики. В некоторых АКБ используется щелочной электролит, состоящий из элементов лития, натрия, калия и их комбинаций. В основном это сухозаряженные источники питания, которые применяются в суровых климатических условиях.

Состав электролита

Электролит, или серная кислота используется современной промышленностью для производства источников тока:

  • в батареях;
  • аккумуляторах;
  • электрических конденсаторах.

В аккумуляторы заливается серная кислота разбавленного соотношения с водой — примерно 70% воды, 30% H2SO4. При ее отсутствии устройство не пригодно к работе. Особого внимания также заслуживает плотность жидкости, которую следует проверять и при необходимости увеличивать.

Контроль плотности

Плотность в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе измеряют в гр/см³, и она должна быть пропорциональна концентрации раствора с обратной зависимостью температур жидкости. Нормальный показатель — 1,27-1,29 гр/см³. Этот показатель позволяет определить состояние батареи, и если она не держит заряда, то необходимо проверить количество вещества. Со временем уровень электролита аккумулятора автомобиля сокращается, и соответственно, увеличивается плотность при гидролизе воды и нагрева. Для этого требуется периодически доливать дистиллированную воду, снижая концентрацию серной кислоты. Процедуру можно выполнить самостоятельно, если знать, сколько требуется для определенной модели вещества.

Электролит для аккумуляторов можно приобрести в магазинах, либо сделать своими руками и научиться регулировать плотность, своевременно измерять и ухаживать за устройством для продления срока службы.

Для приготовления потребуются следующие компоненты:

  • Серная кислота.
  • Вода дистиллированная.
  • Емкость из стекла, свинца, керамики, устойчивая к воздействию химического вещества.
  • Эбонитовая баночка для размешивания.

Для приготовления в емкость заливается дистиллированная вода, затем серная кислота, и палочкой параллельно помешивается получаемая смесь. Процедуру проводят последовательно, так как при обратном варианте можно получить ожоги. Если места эксплуатации автотранспорта климат умеренный, то следует придерживаться такой пропорции веществ: на 1 л воды — 0,36 л кислоты. Для теплого климата на 1 л воды следует заливать кислоту в объеме 0,33 л. Полученное вещество накрывается и оставляется на сутки до образования осадков и остывания. При замене электролита в аккумуляторе надевают резиновые перчатки и очки для защиты глаз.

Напомним, что при обратном проведении заливки, в частности, первой воды, возможна реакция гидратации и образования тепла в кислоте. Вероятно, что вода закипит и спровоцирует разбрызгивание.

Проверять плотность аккумулятора необходимо раз в три месяца. Для этого пользуются ареометром.

Составляющий компонент строения АКБ

Без наличия в аккумуляторе электролита не будет выполняться его основная функция, так как вещество является активатором заряда и разряда. В емкости устройства жидкости должно быть много, и, соответственно, вес аккумулятора не маленький. Примерное соотношение конструкции представляет до 20 % веса жидкости, до 25 % пластика и свинцовая составляющая достигает до 80 % веса. Плюсовые пластины состоят из диоксида свинца, минусовые монолитные пластины — чистый свинец. Пластины служат для сборки пакетов, способствующих накоплению заряда.

Следует отметить, что АКБ различается по моделям, и, в частности, модель 55 А/ч относится к одной из самых легких, какую можно встретить в легковых автомобилях достаточно часто. Ее вес не превышает 16 кг. Есть более компактные модели с незначительным весом, как, например, 40 А/ч и другие варианты.

Нейтрализация электролита

Если аккумулятор вышел полностью из строя, его требуется утилизировать грамотно. Но также в случае течи электролита из батареи необходимо узнать, чем нейтрализовать ее.

Бывают ситуации, когда при поломке аккумулятора может быть залита отдельная часть в месте его нахождения. Для этого необходимо вытащить батарею и провести очистку. Нейтрализация этого вещества из аккумулятора, как правило, проводится при помощи специального оборудования и применения технологий. Это важно с экономической и экологической точек зрения. Если проводить неорганизованную нейтрализацию, можно нанести значительный вред окружающей среде.

В настоящее время имеются два варианта нейтрализующего вещества с кислотами промышленным способом. Первый предусматривает устранение фильтрующим методом сброса кислоты в стоки, с пропусканием через магнезит, известняк и другие материалы, а второй способ – регенерация кислоты специальной обработкой с последующим получением товарного продукта. Но на практике многие водители рекомендуют в случае пролива опасного вещества использовать щелочный раствор, который делается из пищевой соды и воды.

При регулярной проверке аккумулятора, в том числе контроле за плотностью и уровнем электролита, можно избежать многих проблем и продлить срок эксплуатации батареи, не допустить механических разрушений. Всегда требуется внимательно относиться к устройствам при эксплуатации, особенно в зимнее время, когда при низких температурах и сниженной плотности электролита может произойти его замерзание или разрушение пластин.

Необслуживаемые аккумуляторы: Жидкостные, Гелевые и AGM

Такие аккумуляторы бывают различных типов: Жидкостные, Гелевые и AGM. Начнем с того, что это все кислотные аккумуляторы и принцип их работы не отличается от друг от друга.

12-ти вольтовый Аккумулятор состоит из шести ячеек, в которых находятся электродные блоки, состоящие из пластин (решеток) положительных и отрицательных с нанесенной на них активной массой и разделенных между собой сепаратором, все это залито электролитом. Процесс образования (выработка) электричества происходит при химическом взаимодействии между активной массой, нанесенной на решетки и электролитом.

Основное принципиальное отличие Обычных жидкостных, Гелевых (GEL) и VRLA или SLA созданных по AGM технологии батарей заключается в физическом состоянии электролита:

  • Обычные аккумуляторы имеют — жидкий электролит.
  • Гелевые (GEL) — загущенный электролит до нетекучего состояния с помощью специальных присадок.
  • VRLA или SLA, произведенные по AGM технологии — электролит абсорбирован (впитан) в сепаратор.

Решетки электродов, удерживающие активную массу, легируют сурьмой и мышьяком. Добавки улучшают технологичность литья, повышают твердость и коррозионную стойкость электродов. В то же время сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС батареи в процессе эксплуатации.

Дальнейшее развитие привело к снижению доли сурьмы в составе сплава, из которого льют решетки. Это привело к появлению малообслуживаемых аккумуляторов (малосурьмянистые технологии), так же увеличился срок службы батареи. Затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Появились «Гибридные» аккумуляторы стали требовать долива еще реже.

Применение кальция в положительных и отрицательных пластинах (кальциевые технологии) привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако такие батареи выходят из строя от глубоких разрядов. Чтобы повысить стойкость, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро. Применение лабиринтных крышек и пробок, конденсирующих остатки испарения воды и возвращающих ее обратно в аккумулятор, привело к появлению полностью необслуживаемых батарей в течение всего срока их жизни.

Гелевые аккумуляторы появились с началом освоения космоса. Гель, получающийся в результате добавления в серную кислоту двуокиси кремния, позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри пор в массе геля. Таким батареям нет равных по стойкости к глубоким разрядам, они намного долговечнее традиционных. Но распространения у автомобилистов гелевые аккумуляторы не получили по причине очень высоких требований к бортовому электрооборудованию и из-за резкого падения пускового тока на холоде.

Наиболее современная технология (AGM) вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон. Такая конструкция позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. AGM-батареи нечувствительны к колебаниям температуры, очень стойки к глубоким разрядам, долговечны, виброустойчивы и могут работать хоть лежа на боку, но боятся перезаряда.

ОСОБЕННОСТИ ГЕЛЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Гелевый электролит заполняет пространство между пластинами аккумулятора, но сепаратор не исключается. Рекомбинация газов в гелевых аккумуляторах имеет эффективность до 97%. Гель эффективнее фиксирует материал пластин, снижая их износ в режимах глубоких разрядов, поэтому циклический ресурс гелевых аккумуляторов в 2-3 раза выше, чем у обычных, поэтому их целесообразно применять в тех случаях, где такое применение (циклический режим с глубоким разрядом) востребовано. Гелевые аккумуляторы также могут эксплуатироваться в любом положении (кроме перевернутого), имеют несколько меньший саморазряд, поэтому гелевые аккумуляторы предпочтительно использовать в тех режимах, где разряд производится малым током на протяжении длительного времени.

В гелевом электролите ионы имеют худшие показатели подвижности (в силу большей плотности среды), что отрицательно сказывается на динамических разрядных и зарядных характеристиках гелевых аккумуляторов. Более того, может наблюдаться временный провал в напряжении при резком увеличение нагрузки, что может приводить к неадекватному поведению оборудования; поэтому следует с осторожностью применять гелевые аккумуляторы в системах управления током и т.п. устройствах с коммутацией быстроизменяющихся токов. Гелевые батареи очень чувствительны к качеству зарядки аккумуляторы с гелем внутри можно применять лишь там, где бортовая электрика позволяет очень точно поддерживать режим заряда. Куда там, на отечественных автомобилях даже с исправным реле-регулятором напряжение «гуляет» с 13 до 16 вольт! Да и на большинстве иномарок немногим лучше. А уж если реле-регулятор из строя выйдет, то гелевый аккумулятор можно сразу выбрасывать. Не зря же на нем написано: напряжение заряда не более 14,4 В. Если больше, то гель тает как холодец в тепле и обратно уже не восстанавливается. И вот еще что: у настоящих гелевых батарей, конечно, может быть огромный ток, но только летом. Гель и так вязкий, а на морозе он совсем застывает. В результате характеристики падают наполовину и больше.

Зарядка гелевых аккумуляторов ограничивается очень малыми токами, в противном случае возникает опасность «вспучивания» геля избыточными газами из-за меньшей эффективности рекомбинации и ограниченной теплопроводности. Гелевые аккумуляторы предпочтительней питать от зарядных устройств с высоким качеством напряжения (стабильность, минимум пульсаций) во избежание перезаряда и перегрева, они не переносят даже кратковременных коротких замыканий — любое КЗ (например, при установке аккумулятора Вы случайно замкнули на долю секунды два полюса металлическим гаечным ключом) моментально выводит аккумулятор из строя.

Высокие вибрации приводят к разжижению геля и стеканию его с пластин. Как видим, гелевые аккумуляторы «лушче» (если так можно сказать), только в плане повышенного циклического ресурса и меньшего % саморазряда. К тому же такой тип батарей самый дорогой.

СВИНЦОВО—КИСЛОТНЫЕ, ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЕ, КЛАПАННО-РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ (VRLA или SLA)

  • VRLA (Valve Regulated Lead Acid) в переводе с английского — Клапанно-Регулируемые Свинцово-Кислотные;
  • SLA (Sealed Lead Acid) — Герметизированные Свинцово-Кислотные;
  • AGM (Absorbent Glass Mat) — это технология изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов, созданная инженерами Gates Rubber Company в начале 1970-х годов. Пористый сорбент из стекловолокна (AGM) — впитывающий сепаратор, использующийся между пластинами в VRLA-батарее.

Особенность аккумуляторов типа VRLA — отсутствие необходимости долива воды в течение всего срока службы и практически полное отсутствие выделения газов (водорода и кислорода) — продуктов электролиза воды, входящей в состав электролита. Поэтому их нередко называют герметизированными необслуживаемыми. Незначительное обслуживание, тем не менее, необходимо: прежде всего, визуальный осмотр, протирание от пыли, подтяжка соединений и контроль напряжений.

Благодаря особенностям конструкции и составу материалов пластин, сепараторов и электролита продукты электролиза воды — молекулы водорода и кислорода — в аккумуляторах данного типа рекомбинируют, превращаясь в молекулы воды и возвращаясь в состав электролита.

Коэффициент рекомбинации при нормальных условиях эксплуатации достаточно высок и может достигать >99 %. Поэтому лишь очень незначительная часть непрорекомбинировавших газов накапливается внутри корпуса аккумулятора и затем при превышении заданного уровня давления стравливается в атмосферу через специальные клапаны.

Преимущества:

  • Устойчивость к вибрации, возможность установки в любом положении и в отсутствии необходимости обслуживать, высокий пусковой ток.
  • Конструкция не требующая обслуживания.
  • Конструкция герметична и имеет клапанную регулировку, предотвращает утечку кислоты и коррозию клемм.
  • Более безопасная работа: при правильной зарядке батарей исключается возможность выделения газов и опасность взрыва.
  • Герметичная конструкция позволяет устанавливать батарею почти в любом положении (однако установка вверх дном не рекомендуется).
  • Уверенная работа при низких температурах (ниже − 40*С), низкий саморазряд (всего на 15 — 20% за год простоя), полная необслуживаемость и долгий, до 12 — 15 лет, срок службы.
  • Повышенная виброустойчивость увеличивает срок службы.
  • Они обеспечивают число полных (70%) циклов разряда около 500 раз.

Недостатки:

  • Не должны храниться в разряженном состоянии, напряжение не должно упасть ниже 10,8 В. Крайне чувствительны к превышению напряжения заряда.
    Для заряда батарей изготовленных по технологии AGM, желательно использовать специальное зарядное устройство с соответствующими параметрами заряда, отличными от заряда классических аккумуляторов с жидким электролитом. AGM-батареи не такие «капризные» как гелевые, но тоже требуют внимания к состоянию генератора и реле-регулятора. Дело в том, что в аккумуляторах этого типа конструктивно очень мало электролита, и если он выкипит, то долить невозможно.
  • Высокая цена.

Аккумуляторы, производимые с использованием технологии AGM, изготавливаются в спиральной или плоской конфигурации. Спиральные элементы обладают большей площадью поверхностного контакта, что даёт возможность кратковременно выдавать большие токи и быстрее заряжаться. Однако обратной стороной является уменьшение удельной ёмкости аккумулятора (соотношение электрической ёмкости и размеров) по сравнению с плоской конфигурацией. Обе технологии являются перспективными. В настоящий момент наиболее распространены автомобильные аккумуляторы AGM с плоской конфигурацией блоков. Спиральные блоки SpiraCell запатентованы компанией Johnson Controls для серии Optima и не могут использоваться без её разрешения, в отличие от плоских блоков. У спиральных батарей выше характеристики токоотдачи и меньшее внутреннее сопротивление из-за большей рабочей поверхности пластин при тех же внешних габаритах батареи. Простым языком говоря, они мощнее.

Свинцовые аккумуляторы со связанным электролитом, изготовленные по технологии AGM, появились около 40 лет назад — их изобрели для работы в буферном режиме в стационарных системах бесперебойного электроснабжения. Такие батареи хороши с точки зрения безопасности, поскольку практически не выделяют в атмосферу образующиеся при зарядке газы. В 90-х годах прошлого века технология AGM прижилась в автоспорте. Во-первых, вновь из-за безопасности — теперь уже благодаря полностью герметичному корпусу аккумулятора, исключающему вытекание электролита при аварии. А во-вторых, из-за компактности — благодаря малому сопротивлению не изолирующих, а пропитанных электролитом сепараторов большой пусковой ток они выдают при меньшей емкости, то есть с меньшим количеством пластин в пакете. На обычных автомобилях AGM-аккумуляторы появились больше десяти лет назад. В настоящий момент автомобильные стартерные батареи AGM используются в качестве источника питания системы «Старт-Стоп», которой оснащается ряд моделей автомобилей ведущих производителей из-за возможности быстро и отдавать, и принимать большое количество энергии, способности безболезненно выдерживать глубокие разряды (при периодических разрядах больше 50% АGМ — батарея прослужит вчетверо дольше обычной) и не деградировать при частых циклах разрядов-зарядов. Ведь стекловолоконные маты вдобавок ко всему механически удерживают активную массу на пластинах, не давая ей осыпаться. Именно поэтому на машинах с системой «Старт-Стоп» подобный аккумулятор способен проработать четыре-пять лет, а не два-три года, как обычный «жидкий».

Ещё почитать:

Гель или AGM?
Аккумуляторы GEL, AGM и особенности их обслуживания

Что такое аккумуляторная кислота?

Аккумуляторная кислота может относиться к любой кислоте, используемой в химическом элементе или аккумуляторе, но обычно этот термин описывает кислоту, используемую в свинцово-кислотных аккумуляторах, например, в автомобилях.

Кислота для автомобилей или автомобильных аккумуляторов - это 30-50% серная кислота (H 2 SO 4 ) в воде. Обычно кислота имеет мольную долю серной кислоты 29–32%, плотность 1,25–1,28 кг / л и концентрацию 4,2–5 моль / л. Аккумуляторная кислота имеет pH примерно 0.8.

Строительство и химическая реакция

Свинцово-кислотная батарея состоит из двух свинцовых пластин, разделенных жидкостью или гелем, содержащим серную кислоту в воде. Аккумуляторная батарея заряжается и разряжается химическими реакциями. Когда батарея используется (разряжена), электроны перемещаются от отрицательно заряженной свинцовой пластины к положительно заряженной.

Отрицательная реакция пластины:

Pb (s) + HSO 4 - (водн.) → PbSO 4 (s) + H + (водн.) + 2 e -

Положительная реакция пластины:

PbO 2 (с) + HSO 4 - + 3H + (водный) + 2 e - → PbSO 4 (с) + 2 H 2 O (л)

Что можно объединить, чтобы записать общую химическую реакцию:

Pb (с) + PbO 2 (с) + 2 H 2 SO 4 (водн.) → 2 PbSO 4 (с) + 2 H 2 O (л)

Зарядка и разрядка

Когда аккумулятор полностью заряжен, отрицательная пластина - это свинец, электролит - концентрированная серная кислота, а положительная пластина - диоксид свинца.Если аккумулятор чрезмерно заряжен, при электролизе воды образуется газообразный водород и газообразный кислород, которые теряются. Некоторые типы батарей позволяют добавлять воду, чтобы восполнить потерю.

Когда аккумулятор разряжен, обратная реакция образует сульфат свинца на обеих пластинах. Если аккумулятор полностью разряжен, в результате образуются две идентичные пластины сульфата свинца, разделенные водой. На этом этапе аккумулятор считается полностью разряженным и не может восстановиться или снова зарядиться.

Чем можно заменить аккумуляторный электролит?

Аккумуляторный электролит - это жидкое вещество, содержащееся в большинстве автомобильных аккумуляторов.Иногда ее называют аккумуляторной кислотой, потому что она очень кислая. Фактически, электролит аккумулятора сделан из смеси воды и серной кислоты.

Когда уровень электролита в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе становится низким, вы можете задаться вопросом, можно ли использовать обычную альтернативу электролиту - что-то вроде соленой воды или пищевой соды. Не делайте этого. Никогда не заливайте какой-либо электролит в свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор.

Если уровень электролита в аккумуляторе низкий, единственное, что вам следует добавить, - это чистую воду.Серная кислота может быть добавлена ​​в некоторых особых случаях, например, если батарея опрокинулась и протекла, но больше ничего не добавляйте.

Что означает низкий уровень электролита в аккумуляторе?

Когда ваш механик сообщает вам, что уровень электролита в вашей батарее низкий, это означает, что уровень жидкости в одном или нескольких элементах батареи упал ниже верхней части свинцовых пластин. Что это обозначает? Автомобильные аккумуляторы состоят из серии свинцовых пластин, погруженных в ванну с водой и серной кислотой.Это вызывает химическую реакцию, в которой накапливаются электроны, которые в конечном итоге разряжаются в виде электрического тока.

Если электролит в батарее опускается ниже верхней части пластин и подвергается воздействию воздуха, начинается химический процесс, называемый сульфатированием. Сульфатирование может сократить срок службы батареи, поскольку нарушает нормальную работу элементов. В нормальных условиях серная кислота в растворе электролита поглощается свинцовыми пластинами, когда батарея разряжается.Затем он возвращается обратно в раствор электролита по мере зарядки аккумулятора.

Добавление правильного типа электролита в батарею

Единственный электролит, который можно использовать в свинцово-кислотных аккумуляторах, - это серная кислота. Добавление в батарею чего-либо, кроме воды, может мгновенно повредить ее, но одни вещества хуже других.

Например, пищевая сода может нейтрализовать серную кислоту, присутствующую в растворе электролита аккумулятора. Хотя смесь пищевой соды и воды вредна для внутренней работы батареи, она является хорошим способом очистки клемм батареи и кабелей от коррозии.

При определенных обстоятельствах вы можете добавить воду в аккумулятор, чтобы поддерживать уровень жидкости выше свинцовых пластин, но воду следует добавлять только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен. Если он не полностью заряжен, аккумулятор выльется за край при включении и вызовет повреждение.

Как вода может быть электролитом?

Сама по себе вода не является электролитом. Это может быть только электролит в смеси с серной кислотой, поэтому логично, что вам придется доливать аккумулятор смесью серной кислоты и воды, а не дистиллированной водой.

Причина, по которой в некоторых случаях можно добавить чистую воду в батарею, заключается в том, что, когда свинцово-кислотная батарея теряет воду, она также не теряет серную кислоту. Вода естественным образом теряется в процессе электролиза, а также может быть потеряна из-за испарения, особенно в жаркую погоду. При этом объем серной кислоты принципиально не изменяется при таком давлении или она теряется гораздо медленнее.

Самый простой способ понять, как это работает, - это вскипятить кастрюлю с соленой водой.Вода испаряется, а соль остается. Если вы добавите в кастрюлю простую воду, соль снова перемешается, и у вас снова будет соленая вода. То же самое происходит, когда вы добавляете дистиллированную воду в свинцово-кислотный аккумулятор.

Единственное исключение - низкий уровень жидкости из-за опрокидывания аккумулятора. Когда это происходит, весь раствор серной кислоты и воды теряется. В этом случае вам необходимо заполнить пустые ячейки разбавленной смесью воды и серной кислоты.

Увеличение срока службы аккумулятора автомобиля за счет заполнения электролита

Хотя вы можете продлить срок службы свинцово-кислотной батареи, оставив ее заполненной, оставив ее пустой или позволив заряду разрядиться слишком низко, это может нанести непоправимый вред.

Как только батарея достигает определенной критической точки, возврата уже не будет. Так что, если аккумулятор умирает, и он не принимает или не удерживает заряд, когда вы пытаетесь зарядить аккумулятор, вы, вероятно, имеете дело с необратимым сульфатом.

Лучший способ предотвратить возникновение такой ситуации - доливать электролит в рамках регулярного графика обслуживания батареи.

Эти знания не очень полезны, когда из-за разряженной батареи вы уже застряли в менее чем идеальных условиях, но их постоянное наблюдение может помочь вам избежать такой же участи в будущем.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять Статьи о

BatteryStuff | Объяснение свинцово-кислотной батареи

Сту Олтман - технический редактор журнала Wing World Magazine
Отредактировано и перепечатано с разрешения

Аккумулятор для мотоциклов на 12 В состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек. Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2.1 вольт при полной зарядке. Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим. Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные из свинцовой сурьмы или свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных.В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали. В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция.Зарядка меняет процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже убежали из комнаты, крича и волоча за волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода - положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд.Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор. Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном полюсе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом. Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что батарея, используемая для запуска велосипеда, который просто не заводится, быстро достигает точки, в которой даже двигатель не заводится.Однако, если эту батарею оставить на какое-то время, она, похоже, вернется к жизни. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакие перерывы не приведут к его восстановлению. Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера.Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не истощается так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока. Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца.Теперь требуется зарядка.

Саморазряд

Одна не самая приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило - норма саморазряда один процент в день. Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваше Gold Wing с часами, стереосистемой и радио CB никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет "поддерживающую память", чтобы сохранить предварительные настройки радио и время, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер или.020 ампер. Это будет высасывать из вашей батареи около получаса в день при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если велосипед оставить без присмотра и без седла.

Когда аккумулятор заряжается

Зарядка - это процесс, обращающий электрохимическую реакцию в обратном направлении. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, батарея не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство для аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним. Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие люди думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор. Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. Почти полностью заряжен, остается не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию.Уровень зарядного тока, который может применяться без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения батареи». Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезаряд. Аккумулятор может перегреться, и электролит начнет пузыриться. На самом деле, часть зарядного тока тратится впустую в виде тепла даже при правильных уровнях зарядки, и эта неэффективность создает необходимость возвращать в батарею больше ампер-часов, чем было вытащено.Подробнее об этом позже.

Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу аккумулятора из строя или резко сократить срок его службы. Одна из этих вещей позволяет батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также образуется быстро, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены.Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой. Следовательно, количество доступной площади поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 20 ампер в час может начать работать как батарея на 16 ампер в час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не поддерживая достаточное напряжение во время проворачивания двигателя для работы системы зажигания велосипеда.Это последнее условие очевидно, когда двигатель отказывается запускаться, пока вы не уберете палец с кнопки запуска. Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумуляторной батареи мгновенно подскакивает до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей статье мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка - еще один убийца батареи.Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин и падает на дно батарейного отсека. Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины могут закоротиться и батарея выйдет из строя.

Перезарядка - коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя постоянного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительные периоды времени.Https://www.batterystuff.com/battery-chargers/#mce_temp_url# заряжается с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора. Если эта скорость больше, чем естественная скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие гонщики всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может привести к коррозии пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недозаряд - это состояние, которое встречается на многих мотоциклах. Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14,4 вольт. Если вы один из тех, кто ездит по автомагистралям между штатами, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Macy, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряженной батареи, но недостаточно для полного заряда. перезарядить разряженный.

Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца.Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт. Если напряжение в вашей системе никогда не станет таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Рассматривайте периодическую тщательную зарядку как обычную чистку зубов нитью и зубной нитью. Если вы плохо соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к дантисту и попросить его взорвать и поскрести всю эту мерзость.Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение. Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как сильное потребление тока может сделать аккумулятор разряженным. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти. Коническое зарядное устройство или автомобильный регулятор напряжения резко снизят скорость заряда, когда напряжение поднимется выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам.

Несмотря на то, что напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение.Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость. По этой причине вы не должны судить о состоянии заряда аккумулятора, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет снижаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

В течение последних нескольких лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро заряжать разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызывает ее газообразования и не допускает саморазряда.Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами. Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Обычно они обеспечивают ток заряда от 650 мА до 1,5 А, в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд остается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13.5 вольт, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений. Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд.

Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газа или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение аккумулятора поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки.Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно составляет от 13,2 до 13,4 вольт. Фактически, плавающее напряжение должно иметь температурную компенсацию от 13,1 вольт при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 вольт при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями для жилых автофургонов имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни одно из мотоциклетных устройств не работает; они используют компромиссную настройку с плавающей запятой.

Итак, я могу просто установить его и забыть, верно? Не совсем так.Во-первых, вам нужно время от времени проверять уровень жидкости в аккумуляторе (если у вас нет герметичного аккумулятора). Еще одна проблема - это проба батареи. Даже если его удерживать на уровне 13 вольт, постоянное напряжение позволит аккумулятору со временем начать сульфатироваться. Для большинства этих устройств я рекомендую отключать зарядное устройство от сети не реже одного раза в 60 дней во время сезонного хранения. Дайте батарее отдохнуть пару дней, а затем снова подключите зарядное устройство.

Все еще здесь?

Если вы все еще читаете это, вы настоящий солдат.Я понимаю, что эта тема может сбивать с толку или даже скучать, но наберись духа; Я легкомысленно относился к тебе. Остается гораздо больше невысказанного, чем то, что здесь показано. Это были «Лучшие хиты Battery». Я надеюсь, что этого было достаточно, чтобы заинтересовать вас, не отправляя вас в информационную перегрузку, и, возможно, теперь, когда вы знаете, сколько способов сократить срок службы батареи, вы знаете, почему никто не может предсказать, как долго прослужит батарея. Многие райдеры, которые считают, что отлично заботятся о своих батареях, на самом деле убивают их добротой.

Выберите зарядное устройство для аккумулятора

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Полевое руководство по химическим веществам в автомобильном аккумуляторе

Автомобильные аккумуляторы используют химические реакции для образования электрического тока. Типичный автомобильный аккумулятор намного сложнее, чем вы думаете, он состоит из нескольких различных химических соединений и электрических цепей. Какие химические вещества отвечают за преобразование своей энергии в электрические заряды, заставляющие автомобиль работать?

Традиционные свинцово-кислотные батареи
Автомобили, работающие на газе, чаще всего оснащаются так называемыми «свинцово-кислотными» аккумуляторами.Эти батареи экономичны и имеют относительно высокое отношение мощности к весу, что делает их идеальными для серийно выпускаемых автомобилей.

Свинцово-кислотные батареи состоят (как минимум) из двух пластин , свинца , разделенных химическим раствором, обычно состоящим из 30-50% серной кислоты , также известной как «аккумуляторная кислота». При полной зарядке отрицательная пластина батареи сплошная свинцовая, электролит - концентрированная серная кислота, а положительная пластина - из диоксида свинца .

Когда батарея разряжена, электроны перемещаются через раствор от отрицательно заряженной пластины к положительно заряженной. Если аккумулятор полностью разряжен («мертв»), то обе пластины станут сульфатом свинца , разделенными раствором воды .

Батареи для электромобилей
Батареи для электромобилей гораздо более разнообразны, чем батареи, используемые в традиционных транспортных средствах, работающих на топливе. Хотя некоторые электромобили по-прежнему работают на свинцово-кислотных аккумуляторах, усовершенствование процесса производства альтернатив делает их более жизнеспособной альтернативой.

Литий-ионные аккумуляторы

, пожалуй, самые перспективные. Эти батареи состоят из катода из оксида лития-кобальта и анода из графита . Было показано, что добавление химических веществ, таких как фосфаты и титанаты , продлевает срок службы литий-ионных батарей; Аналогичным образом, химические вещества, такие как литий-ванадийоксид и кремний , постоянно проходят испытания на предмет их использования для повышения плотности энергии.

Батареи Zebra относительно новы на рынке и в качестве электролита используют хлоралюминат натрия . Хотя они действительно могут похвастаться высокой плотностью энергии, они имеют относительно низкую удельную мощность и для зарядки их необходимо нагревать.

Никель-металлогидридные батареи - это отработанная технология. У них очень высокая плотность энергии. Металлическая часть электрода может состоять из многих веществ, от неодима до лантана до церия .Другие часто используемые металлы включают никель (отсюда и название), кобальт , алюминий и марганец . Электролит, используемый в таких батареях, является щелочным, обычно гидроксид калия .

Химия аккумуляторов увлекательна, и ее изучение имеет огромное и серьезное влияние на наш мир. Noah Technologies поставляет химические вещества производителям батарей и исследователям по всей стране; когда чистота важна, химики компании Noah Tech всегда готовы помочь.

Хотите узнать больше? Свяжитесь с нашей командой здесь.

Какие опасные газы связаны со станциями зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов?

Ответ:

Спасибо за очень хороший вопрос.

Свинцово-кислотные батареи используются для питания вилочных погрузчиков, тележек и многих других типов оборудования во многих промышленных условиях. На многих предприятиях есть зарядные зоны, где одновременно заряжаются несколько мощных свинцово-кислотных аккумуляторов.В некоторых случаях на предприятиях имеются большие блоки свинцово-кислотных аккумуляторов, которые используются для обеспечения резервного питания критически важных систем во время чрезвычайной ситуации. Пожарные машины, HAZMAT и автомобили аварийного реагирования часто включают в себя батареи свинцово-кислотных аккумуляторов для той же цели. Газы, выделяемые или выделяемые батареями во время зарядки, могут представлять серьезную проблему для безопасности, особенно когда батареи расположены или заряжаются в замкнутом или плохо вентилируемом помещении или на грузовике.

Серная кислота содержит серу, а сероводород (H 2 S) является возможным побочным продуктом перезарядки и разложения аккумулятора.Если вы чувствуете запах тухлого яйца H 2 S в зоне зарядки, вы должны предположить, что это очень опасный газ. Вам следует покинуть зону и использовать газоанализатор с датчиком H 2 S, чтобы проверить наличие газа перед возвращением.

Однако H 2 S - не самый распространенный газ, связанный с зарядкой или разрядкой свинцово-кислотных аккумуляторов, содержащих серную кислоту. Учитывая перегрев и другие проблемы, о которых вы упомянули, вы можете не найти H 2 S, но вы, вероятно, обнаружите наличие других атмосферных опасностей при проверке атмосферы в этой области с помощью детектора газа.

Наиболее распространенными побочными продуктами реакции, связанными с серной кислотой (H 2 SO 4 ), являются водород и диоксид серы. При перезарядке или неисправности свинцово-кислотных аккумуляторов может образовываться водород. На самом деле, если вы посмотрите, почти всегда есть хотя бы немного H 2 в местах, где заряжаются свинцовые батареи.

При перезарядке, особенно если батарея старая, сильно корродированная или поврежденная, может образоваться H 2 S. Изношенные, старые или поврежденные свинцово-кислотные батареи должны быть выведены из эксплуатации, поскольку поврежденные батареи с большей вероятностью будут связаны с образованием H. 2 с.

Серная кислота реагирует с рядом металлов и веществ с образованием SO 2 , а также других «оксидов серы» (SOx), таких как SO 3 , SO 4 , S 2 O и т. Д. Большое количество серы оксиды имеют резкий запах, но это НЕ H 2 S. H 2 S - это восстановленный сульфид, а не оксид. При разливе SO 2 обычно является наиболее распространенным газообразным побочным продуктом реакции серы.

Во время разряда свинцово-кислотной батареи происходят две следующие реакции полуэлемента.Ни SO 2 , ни H 2 S обычно не образуются, даже при катастрофических выбросах!

Отрицательная реакция пластины:

Pb (твердый) + HSO 4 - (водный) → PbSO 4 (твердый) + H + (водный) + 2e -

Положительная реакция пластины:

PbO 2 (твердый) + HSO 4 - (водный) + 3H + (водный) + 2e - → PbSO 4 (твердый) + 2H 2 O

Суммарную реакцию можно записать как:

Pb (твердый) + PbO 2 (твердый) + 2H 2 SO 4 (водный) → 2PbSO 4 (твердый) + 2H 2 O

Во время зарядки (особенно в случае перезарядки) свинцово-кислотные аккумуляторы выделяют кислород и водород.Эти газы производятся электролизом воды из водного раствора серной кислоты. Поскольку вода теряется, может закончиться электролит. Вот почему вам нужно добавлять воду в «мокрые» (затопленные) негерметичные свинцово-кислотные батареи. Когда элемент свинцово-кислотной батареи «взрывается» или становится неспособным заряжаться должным образом, количество выделяемого водорода может катастрофически увеличиваться:

Вода окисляется на отрицательном аноде: 2 H 2 O (жидкость) → O 2 (газ) + 4 H + (водный) + 4e -

Протоны (H + ), образующиеся на аноде, восстанавливаются на положительном катоде: 2 H + (водный) + 2e - → H 2

Итак, в зоне зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов первым измеряемым газом является H 2 .

Водород не токсичен, но при высоких концентрациях является очень взрывоопасным газом. Концентрация 100% нижнего предела взрываемости для водорода составляет 4,0% по объему. При такой концентрации достаточно всего лишь источника возгорания, чтобы вызвать взрыв. Искра от клеммы аккумулятора, когда он подключен или отключен от системы зарядки, более чем достаточен в качестве источника энергии зажигания. Поэтому свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать только в хорошо вентилируемых помещениях.

Лучший способ измерить содержание водорода в зоне зарядки аккумуляторов - это использовать стационарно установленную систему мониторинга.Вы можете использовать стандартный каталитический датчик нижнего предела взрываемости или измерять водород с помощью электрохимического датчика для конкретного вещества. Датчик и корпус должны быть спроектированы и сертифицированы для установки и использования во взрывоопасных зонах, где возможно присутствие горючего газа. Поскольку водород легче воздуха, датчики H 2 обычно устанавливаются на стене или потолке на высоте, по крайней мере, немного выше источника газа.

Показания датчиков H 2 могут отображаться прямо там, где расположен датчик, или на удаленном контроллере или мониторе.Показания датчиков могут использоваться для активации реле, вентиляторов или сигналов тревоги, или информация может быть передана и интегрирована в общие системы охраны окружающей среды и безопасности, а также системы обнаружения пожара.

Для измерения диапазона НПВ рекомендуется использовать стандартный каталитический датчик горючих газов (СС) с диапазоном 0–100% НПВ. В ситуациях, когда вам нужно действовать при более низкой концентрации, использование электрохимического (ЕС) датчика токсичных газов для измерения водорода может быть лучшим подходом.Типичный диапазон для датчика водорода EC составляет 0–2 000 ppm. (Это эквивалентно диапазону 0–5,0% НПВ.)

В случае разлива серной кислоты или контакта серной кислоты с металлами и / или другими материалами может потребоваться также измерение SO 2 . Хотя обычно в этом нет необходимости в зонах зарядки, где кислота полностью содержится в батареях.

Если вас интересуют аэрозольные капли серной кислоты, вы также можете напрямую измерить H 2 SO 4 .Опять же, это обычно не проблема в зонах зарядки аккумуляторов.

Изношенные, старые или поврежденные свинцово-кислотные батареи должны быть выведены из эксплуатации, так как поврежденные батареи с большей вероятностью будут связаны с утечкой, ведущей к образованию SO 2 , или неисправностью зарядки, которая может привести к образованию H 2. S

Надеюсь, эта информация будет вам полезна!

в Спросите Боба

Wet Cell Battery Vs.Сухие батареи

Батареи - это портативные источники энергии, способные вырабатывать электрический ток из химического вещества, называемого электролитом. В то время как батареи с жидкими элементами получают энергию от жидкого электролита, батареи с сухими элементами вырабатывают энергию из слегка влажной пасты. Производители батарей классифицируют типы батарей как первичные (одноразовые) или вторичные (перезаряжаемые).

TL; DR (слишком долго; не читал)

Основное различие между батареями с мокрыми и сухими элементами заключается в том, является ли электролит, который они используют для производства электричества, в основном жидким или твердым.

Характеристики сухого элемента

В 1887 году Карл Гасснер изобрел сухую батарею, наиболее заметную из двух типов батарей, путем сочетания цинка и углерода. Все сухие батареи имеют металлический электрод или графитовый стержень, покрытый электролитной пастой, и все это внутри металлического контейнера. В кислой сухой ячейке реакция восстановления, генерирующая электричество, обычно происходит в пасте, состоящей из хлорида аммония (Nh5Cl) и диоксида марганца (MnO2). В щелочном сухом элементе с длительным сроком службы гидроксид калия (КОН) или гидроксид натрия (NaOH) вступает в реакцию с диоксидом марганца.В других батареях может использоваться оксид серебра (Ag2O), оксид ртути (HgO) или никель / кадмий. Сухие клетки могут быть как первичными, так и вторичными.

Характеристики влажных элементов

Аккумуляторные батареи вырабатывают энергию от пары электродов и раствора жидкого электролита. Ранние влажные батареи состояли из стеклянных сосудов, наполненных раствором, в каждую из которых были опущены электроды. Современные влажные камеры размером примерно со средний тостер используются для запуска большинства автомобилей и состоят из свинцовых пластин в растворе серной кислоты.Лист изоляции отделяет анод (отрицательный электрод) от катода (положительный электрод). Влажные клетки могут быть как первичными, так и вторичными.

Преимущества сухих элементов

Большинство аккумуляторов с влажными элементами чувствительны к ориентации; чтобы предотвратить утечку, вы должны держать их в вертикальном положении. Напротив, сухие элементы могут работать в любом положении. Кроме того, поскольку сухие элементы более долговечны, они обычно используются для пультов дистанционного управления, фонариков и других подобных портативных устройств. Сухие элементы обычно используются в качестве первичных элементов, и эти батареи могут выдерживать длительные периоды хранения, поскольку они теряют заряд медленнее, чем вторичные батареи.Литий-ионные батареи представляют собой тип сухих аккумуляторных батарей, хорошо подходящих для использования в сотовых телефонах из-за их высокой плотности энергии или их запаса энергии в зависимости от веса. Это означает, что небольшая, компактная и прочная батарея может обеспечить большое количество энергии.

Преимущества влажных элементов

Аккумуляторы влажных элементов обычно используются в качестве перезаряжаемых вторичных батарей. Это делает их идеальными для использования в автомобилях, где автомобильный генератор подзаряжает аккумулятор после запуска. Аккумуляторы с жидкостными ячейками довольно доступны по цене, которую они обеспечивают, и их долговечности.При правильном обслуживании аккумуляторные батареи с жидкими элементами также имеют большое количество циклов заряда-разряда. Кроме того, они реже, чем другие аккумуляторы, страдают от перезарядки.

Аккумуляторы | Безграничная химия

Сухая батарея

В сухих батареях используется иммобилизованный электролит, который сводит к минимуму влажность и обеспечивает превосходную портативность.

Цели обучения

Обсудите рабочие компоненты сухой аккумуляторной батареи и их основные преимущества

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Батарея содержит электрохимические элементы, которые могут накапливать химическую энергию для преобразования в электрическую.
  • Батарея с сухими элементами накапливает энергию в виде иммобилизованной электролитной пасты, что сводит к минимуму потребность в воде.
  • Общие примеры батарей с сухими элементами включают угольно-цинковые батареи и щелочные батареи.
Ключевые термины
  • катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.
  • электролит : Вещество, которое в растворе или в расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
  • анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.

Определение сухой ячейки

В электричестве аккумулятор - это устройство, состоящее из одной или нескольких электрохимических ячеек, которые преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую. Сухая ячейка - это один из многих общих типов электрохимических ячеек.

В сухом элементе электролит иммобилизован в виде пасты с достаточным количеством влаги для протекания тока. В отличие от влажного элемента, сухой элемент может работать в любой ориентации, не проливаясь, поскольку он не содержит свободной жидкости.Эта универсальность делает его пригодным для портативного оборудования. Для сравнения: первые батареи с жидкими элементами обычно представляли собой хрупкие стеклянные емкости со свинцовыми стержнями, свисающими с открытого верха. Поэтому с ними нужно было осторожно обращаться, чтобы избежать утечки. Разработка батарей с сухими элементами позволила значительно повысить безопасность и портативность батарей.

Обычная сухая батарея - это угольно-цинковая батарея, в которой используется элемент, который иногда называют элементом Лекланше. Ячейка состоит из внешнего цинкового контейнера, который действует как анод.Катод представляет собой центральный углеродный стержень, окруженный смесью углерода и диоксида марганца (IV) (MnO 2 ). Электролит представляет собой пасту из хлорида аммония (NH 4 Cl). Волокнистая ткань разделяет два электрода, а латунный штифт в центре ячейки проводит электричество во внешнюю цепь. - [/ latex]

Следовательно, общее уравнение для ячейки:

[латекс] \ text {Zn} (\ text {s}) + 2 \ text {MnO} _2 (\ text {s}) + 2 \ text {NH} _4 (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 (\ text {s}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l}) + \ text {Zn} _2 + 2 \ text {NH} _3 (\ text {g}) [/ latex]

Потенциал указанной выше реакции равен 1.50 В.

Другим примером сухих элементов питания является щелочная батарея. Щелочные батареи почти такие же, как угольно-цинковые батареи, за исключением того, что в качестве электролита используется гидроксид калия (КОН), а не хлорид аммония. В некоторых более современных типах так называемых «высокомощных» батарей, которые имеют гораздо меньшую емкость, чем стандартные щелочные батареи, хлорид аммония заменен хлоридом цинка.

Ртутный аккумулятор

Ртутные батареи были обычными электрохимическими батареями, которые были постепенно выведены из основного использования в США.S. Законом о батареях 1996 года.

Цели обучения

Обсудить применение ртутно-оксидной батареи

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Ртутные батареи были очень распространены в 20 веке и использовались во многих обычных малых и больших приборах.
  • Преимущества ртутной батареи включают длительный срок хранения и стабильное выходное напряжение.
  • В ртутных батареях в качестве катода с цинковым анодом используется соединение ртути.
  • Наряду с другими батареями, которые основаны на тяжелых металлах, ртутные батареи были выведены из обращения в соответствии с Законом о батареях, который направлен на уменьшение воздействия одноразовых батарей на окружающую среду.
Ключевые термины
  • анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
  • электролит : Вещество, которое в растворе или в расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
  • катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.

Ртутная батарея, также называемая батареей из оксида ртути или ртутным элементом, представляет собой неперезаряжаемую электрохимическую батарею. Эти батареи использовались в форме кнопочных элементов для часов, слуховых аппаратов и калькуляторов, а также в более крупных формах для других устройств, включая рации.

Батарейка для часов Mercury : Батарейки Mercury удобны из-за своего размера. Это маленькая ртутная батарейка для часов.

Батареи

Mercury обладают преимуществами длительного срока хранения до 10 лет и стабильного выходного напряжения.Хотя эти батареи были очень распространены в середине 20-го века, Закон об управлении ртутьсодержащими и перезаряжаемыми батареями (Закон о батареях), принятый в США в 1996 году, в значительной степени отказался от ртутных батарей из-за проблем, связанных с окружающей средой.

В батареях

Mercury в качестве катода используется либо чистый оксид ртути, либо смесь оксида ртути с диоксидом марганца. Ячейки с оксидом ртути сконструированы с цинковым анодом, катодом из оксида ртути и гидроксидом калия или гидроксидом натрия в качестве электролита.Поскольку оксид ртути не является проводником, с ним примешивается немного графита. Это помогает предотвратить скопление ртути в крупные капли. Во время разряда цинк окисляется до оксида цинка, а оксид ртути восстанавливается до элементарной ртути. В элемент помещается немного дополнительного количества оксида ртути, чтобы предотвратить выделение газообразного водорода в конце срока его службы.

В ртутных батареях в качестве электролита используется гидроксид натрия или гидроксид калия. Ячейки с гидроксидом натрия имеют почти постоянное напряжение при малых токах разряда, что делает их идеальными для слуховых аппаратов, калькуляторов и электронных часов.Ячейки с гидроксидом калия, в свою очередь, обеспечивают постоянное напряжение при более высоких токах, что делает их пригодными для приложений, требующих скачков тока, таких как фотоаппараты со вспышкой и часы с подсветкой. Ячейки с гидроксидом калия также лучше работают при более низких температурах.

Закон о батареях

В 1996 году в США был принят Закон о ртутьсодержащих и аккумуляторных батареях (Закон о батареях; публичный закон 104-142). Предполагаемая цель закона заключалась в сокращении содержания тяжелых металлов в городских отходах, ручьях и грунтовых водах.Это произошло в результате утилизации ртути в одноразовых батареях, а также других токсичных металлов, таких как свинец из свинцово-кислотных батарей и кадмия в аккумуляторных батареях. Таким образом, закон стремился отказаться от использования ртути в батареях из-за нанесенного ею ущерба окружающей среде.

Свинцовая аккумуляторная батарея

Свинцово-кислотные аккумуляторы вырабатывают большие токи и сохраняют заряд в течение длительного времени, что делает их незаменимыми для транспортных средств.

Цели обучения

Вспомните химическую реакцию, которая происходит в свинцовых аккумуляторных батареях

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Свинцово-кислотные батареи, также известные как свинцовые аккумуляторные батареи, могут накапливать большой заряд и обеспечивать высокий ток в течение коротких периодов времени.
  • Базовая конструкция свинцово-кислотных аккумуляторов не претерпела значительных изменений с 1859 года, когда их спроектировал Планте, хотя некоторые улучшения были внесены Фор.
  • Свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать, что важно при их использовании в автомобилях.
  • Разрядка накопленной энергии зависит от того, как положительная, так и отрицательная пластины превращаются в сульфат свинца (II), а электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты.
Ключевые термины
  • лигносульфонат : водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры; они являются побочными продуктами производства древесной массы с использованием сульфитной варки.

Свинцовые батареи

Свинцовая аккумуляторная батарея, также известная как свинцово-кислотная батарея, является самым старым типом аккумуляторных батарей и одним из наиболее распространенных устройств хранения энергии. Эти батареи были изобретены в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, и они до сих пор используются во множестве приложений. Большинство людей привыкло использовать их в транспортных средствах, где они могут обеспечивать высокие токи для запуска.

Хотя батареи надежны, их срок службы ограничен, они тяжелы при транспортировке и содержат токсичные материалы, которые требуют специальных методов удаления по окончании срока службы.Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют умеренную удельную мощность и хорошее время отклика. В зависимости от используемой технологии преобразования энергии батареи могут перейти от приема энергии к мгновенной подаче энергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены влиянию температуры и должны поддерживаться в надлежащем состоянии для достижения максимального срока службы.

Разработка свинцовой батареи

В конструкции свинцово-кислотного элемента Планте положительная и отрицательная пластины были сделаны из двух спиралей свинцовой фольги, разделенных листом ткани и скрученных.Ячейки изначально имели небольшую вместимость. Требовался медленный процесс «формования» для коррозии свинцовой фольги, образования диоксида свинца на пластинах и придания им шероховатости для увеличения площади поверхности. Пластины Планте все еще используются в некоторых стационарных приложениях, где на пластинах имеются механические канавки для увеличения площади поверхности.

Свинцовая аккумуляторная батарея : Схема, показывающая, как свинцовая аккумуляторная батарея состоит из шести последовательно соединенных двухвольтовых элементов. Также показан состав каждой ячейки.

Конструкция из клееных пластин Камиллы Альфонса Фор типична для современных автомобильных аккумуляторов. Каждая пластина состоит из прямоугольной свинцовой сетки. Отверстия решетки заполнены пастой из красного свинца и 33-процентной разбавленной серной кислоты. Эта пористая паста позволяет кислоте реагировать со свинцом внутри пластины, что увеличивает площадь поверхности. После высыхания пластины складываются с помощью подходящих разделителей и вставляются в аккумуляторный контейнер. Обычно используется нечетное количество пластин, на одну отрицательную пластину больше, чем положительной.Каждая альтернативная пластина подключается.

Паста содержит технический углерод, сульфат бария и лигносульфонат. Сульфат бария действует как затравочный кристалл для реакции сульфата свинца в свинец. Лигносульфонат предотвращает образование твердой массы отрицательной пластиной во время цикла разряда, а вместо этого позволяет формировать длинные игольчатые кристаллы. Технический углерод противодействует эффекту ингибирования образования, вызванному лигносульфонатами.

Разрядная химия

В разряженном состоянии как положительная, так и отрицательная пластины становятся сульфатом свинца (II) (PbSO 4 ).Электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты и превращается в основном в воду. Процесс разряда управляется проводимостью электронов от отрицательной пластины обратно в ячейку на положительной пластине во внешней цепи.

Отрицательная реакция пластины: Pb (s) + HSO 4 - (водн.) → PbSO 4 (s) + H + (водн.) + 2e -

Положительная реакция пластины: PbO 2 (с) + HSO 4 - (водн.) + 3H + (водн.) + 2e - → PbSO 4 (с) + 2H 2 O (л)

Комбинируя эти две реакции, можно определить общую реакцию:

Pb (с) + PbO 2 (с) + 2H + (вод.) + 2HSO 4 - (вод.) → 2PbSO 4 (с) + 2H 2 O (л)

Зарядная химия

Аккумулятор этого типа можно перезаряжать.В заряженном состоянии каждая ячейка содержит отрицательные пластины из элементарного свинца (Pb) и положительные пластины из оксида свинца (IV) (PbO 2 ) в электролите примерно 4,2 М серной кислоты (H 2 SO 4 ). . Процесс зарядки осуществляется за счет принудительного удаления электронов с положительной пластины и принудительного введения их в отрицательную пластину источником заряда.

Отрицательная реакция пластины: PbSO 4 (с) + H + (водн.) + 2e - → Pb (с) + HSO 4 - (водн.)

Положительная реакция пластины: PbSO 4 (с) + 2H 2 O (л) → PbO 2 (с) + HSO 4 - (вод.) + 3H + (вод.) + 2e

Объединение этих двух реакций дает полную реакцию, обратную реакции разряда:

2PbSO 4 (с) + 2H 2 O (л) → Pb (с) + PbO 2 (с) + 2H + (вод.) + 2HSO 4 - (вод.)

Обратите внимание, что реакция зарядки прямо противоположна реакции разряда.

Другие аккумуляторные батареи

Спрос на многие разновидности аккумуляторных батарей обусловлен их более низкой стоимостью и меньшим воздействием на окружающую среду.

Цели обучения

Обсудить общие характеристики аккумуляторов

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после того, как батарея была разряжена.
  • Перезаряжаемые батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
  • Общие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.
Ключевые термины
  • вторичный элемент : электрический элемент, который перезаряжается, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.
  • плотность энергии : количество энергии, которое может храниться относительно объема батареи.

Аккумуляторы

Перезаряжаемый аккумулятор - это тип электрического аккумулятора, который состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора : Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но в отрицательных электродах вместо кадмия используется сплав, поглощающий водород. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор - это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит - соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в защитной цепи для ограничения пиковых напряжений.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток - меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO 2 ).Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются. Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные батареи - это перезаряжаемые батареи, обычно используемые в бытовой электронике; они полагаются на миграцию Li + .

Цели обучения

Обсудить химические превращения, происходящие в литий-ионной батарее во время зарядки и разрядки

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Превосходная плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и только медленная потеря заряда, когда они не используются, делают литий-ионные батареи обычным явлением для использования в бытовой электронике, военных, электромобилях и аэрокосмической промышленности.
  • Анод обычно представляет собой литийсодержащее соединение, а катод обычно представляет собой углеродсодержащее соединение.
  • Реакция разрядки основана на том, что ион лития из электролита извлекается с катода и перемещается к аноду, в то время как в реакции зарядки верно обратное.
Ключевые термины
  • анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
  • катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.
  • электролит : Вещество, которое в растворе или в расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.

Литий-ионные батареи (литий-ионные батареи или LIB) представляют собой семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда. Ионы движутся по обратному пути, когда батарея заряжается. В литий-ионных батареях в качестве электродного материала используется соединение лития.

Применение литий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в бытовой электронике.Они являются одними из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, потому что они имеют одну из лучших плотностей энергии и только медленную потерю заряда, когда они не используются.

Литий-ионный аккумулятор для ноутбука : Литий-ионный аккумулятор подходит для использования в портативной электронике, включая ноутбуки.

Помимо бытовой электроники, LIB также становятся все популярнее для военных, электромобилей и аэрокосмической техники. Исследования дают поток улучшений традиционной технологии LIB с упором на плотность энергии, долговечность, стоимость и безопасность.

Типы литий-ионных батарей

Химический состав, производительность, стоимость и характеристики безопасности зависят от типа LIB. В портативной электронике в основном используются LIB на основе оксида лития-кобальта (LCO), которые обладают высокой плотностью энергии, но имеют хорошо известные проблемы безопасности, особенно при повреждении. Литий-железо-фосфатные (LFP), литиево-марганцевые (LMO) и литий-никель-марганцевые-кобальтовые (LiNMC) аккумуляторы обладают меньшей плотностью энергии, но более длительным сроком службы и собственной безопасностью. Эти химические составы или химические составы широко используются для питания электрических инструментов и медицинского оборудования.

Зарядка и разрядка

Три участника электрохимических реакций в литий-ионной батарее - это анод, катод и электролит. И анод, который представляет собой литийсодержащее соединение, и катод, который представляет собой углеродсодержащее соединение, являются материалами, в которые ионы лития могут мигрировать. Электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Когда литиевая ячейка разряжается, положительный ион лития извлекается из катода и вставляется в анод, высвобождая накопленную энергию в процессе.Когда аккумулятор заряжается, происходит обратное.

Материалы для катодов и анодов

Самый популярный катодный материал - графит. Анод обычно представляет собой один из трех материалов: слоистый оксид (например, оксид лития-кобальта), полианион (например, фосфат лития-железа) или шпинель (например, оксид лития-марганца). Электролит обычно представляет собой смесь органических карбонатов, таких как этиленкарбонат или диэтилкарбонат, содержащих комплексы ионов лития.

В литий-ионной батарее ионы лития транспортируются к катоду или аноду и от них. Переходный металл, кобальт (Co), окисляется от Co 3+ до Co 4+ во время зарядки и восстанавливается от Co 4+ до Co 3+ во время разряда.

Топливные элементы

Топливные элементы - отличная альтернатива батареям, но они все еще находятся на ранней стадии разработки.

Цели обучения

Обсудить работу типичного топливного элемента

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Топливный элемент - это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.
  • Батареи работают в замкнутой системе, а топливные элементы требуют пополнения своих реагентов.
  • Использование водорода в качестве основного источника топлива в топливных элементах имеет несколько плюсов и минусов, которые делают его спорным для массового использования.
  • Топливные элементы состоят из трех смежных сегментов: анода, электролита и катода.
Ключевые термины
  • анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
  • топливный элемент : Устройство, преобразующее химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.
  • катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.
  • аккумулятор : устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции между двумя веществами.

Введение и история

Топливный элемент - это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.Наиболее распространенным топливом является водород, но иногда используются углеводороды, такие как природный газ и спирты. Топливные элементы отличаются от батарей тем, что для работы им требуется постоянный источник топлива и кислорода, но они могут производить электричество непрерывно, пока есть эти входы. Разработка миниатюрных топливных элементов может стать дешевой, эффективной и многоразовой альтернативой батареям.

Уильям Гроув разработал первые неочищенные топливные элементы в 1839 году. Первое коммерческое использование топливных элементов было в космических программах НАСА для выработки энергии для зондов, спутников и космических капсул.В настоящее время топливные элементы используются в качестве основного и резервного источника питания для коммерческих, промышленных и жилых зданий, а также в удаленных или труднодоступных районах. Они используются для привода транспортных средств на топливных элементах, включая автомобили, автобусы, вилочные погрузчики, самолеты, лодки, мотоциклы и подводные лодки.

Конструкция и функции топливного элемента

Существует много типов топливных элементов, но все они состоят из анода, который является отрицательной стороной, катода, который является положительной стороной, и электролита, который позволяет зарядам перемещаться между двумя сторонами топливного элемента.

Топливный элемент : Топливные элементы преобразуют химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем. Однако использование водорода в качестве основного источника топлива в топливных элементах имеет несколько плюсов и минусов, которые делают его спорным для массового использования.

Электроны притягиваются от анода к катоду через внешнюю цепь, производя электричество постоянного тока. Топливные элементы классифицируются по используемому электролиту, что является основным различием между различными типами топливных элементов.Отдельные топливные элементы создают относительно небольшие электрические потенциалы, около 0,7 вольт, поэтому элементы «уложены друг на друга» или размещены последовательно для увеличения напряжения. Помимо электроэнергии, топливные элементы производят воду, тепло и, в зависимости от источника топлива, очень небольшие количества диоксида азота и другие выбросы. Энергоэффективность топливного элемента обычно составляет 40-60 процентов; он может достигать 85 процентов, если отходящее тепло улавливается для использования.

Несмотря на разнообразие типов топливных элементов, все они работают одинаково.На границах трех разных сегментов происходят две химические реакции. Конечным результатом этих двух реакций является потребление топлива, образование воды или углекислого газа и создание электрического тока, который можно использовать для питания электрических устройств, обычно называемых «нагрузкой».

На аноде катализатор окисляет топливо, обычно водород, превращая топливо в положительно заряженный ион и отрицательно заряженный электрон. Электролит - это вещество, специально разработанное таким образом, чтобы ионы могли проходить через него, а электроны - нет.Освободившиеся электроны проходят по проводу, создавая электрический ток. Ионы проходят через электролит к катоду. Там ионы воссоединяются с электронами, и два реагируют с третьим химическим веществом, обычно кислородом, с образованием воды или углекислого газа.

Плюсы и минусы топливных элементов

Использование водородных топливных элементов в некоторых приложениях вызывает споры. Прежде всего, поскольку энергия, используемая для производства водорода, сравнима с энергией в водороде , это неэффективно и, следовательно, дорого.Если бы для производства водорода использовались обычные электростанции, в лучшем случае не было бы положительных изменений в текущих уровнях загрязнения. Другие типы топливных элементов не сталкиваются с этой проблемой. Например, биологические топливные элементы берут глюкозу и метанол из пищевых отходов и превращают их в водород и пищу для бактерий, которые его расщепляют.

Однако у водородных топливных элементов есть несколько преимуществ. Если электричество, произведенное из чистых возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, используется для производства водорода, энергию можно будет хранить легче, чем в больших аккумуляторных комплексах.

Есть и практические проблемы, которые необходимо преодолеть. Хотя использование топливных элементов в потребительских товарах возможно в ближайшем будущем, большинство современных конструкций не будут работать, если их перевернуть. Кроме того, существующие топливные элементы нельзя масштабировать до небольшого размера, необходимого для портативных устройств, таких как сотовые телефоны.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *