Какая кислота в аккумуляторах – Как заменить электролит в аккумуляторе автомобиля: уровень, плотность, необходимые инструменты

Содержание

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?

серная кислота

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.

химическая реакция

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.

Испорченные пластины

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.

Ареометр

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.

Свинцово-кислотный аккумулятор — Википедия

Схема свинцово-кислотного аккумулятора при зарядке (слева) и при подключении потребителя электрического тока
Схема расположения электродов в свинцово-кислотном аккумуляторе, пластины катода и анода располагаются попеременно с прослойкой изолятора и объединяется каждый токонесущей полоской в выводы аккумулятора
Строение свинцово-кислотного аккумулятора: слева — пластины положительного электрода, изолятора из стекловаты, отрицательного электрода; справа — аккумулятор в сборе (извлечён из корпуса с электролитом). Пластины электродов представляют собой свинцовую (чаще сплав свинца и сурьмы для повышения механической прочности[1]) решётку, ячейки которой заполнены сульфатом свинца со связующим материалом, токонесущие полосы и выводы аккумулятора изготовлены из свинца
Варианты электрода свинцово-кислотного аккумулятора
Свинцово-кислотный аккумулятор в сборе

Свинцо́во-кисло́тный аккумуля́тор — тип аккумуляторов, получивший широкое распространение ввиду умеренной цены, неплохого ресурса (от 500 циклов и более), высокой удельной мощности. Основные области применения: стартерные аккумуляторные батареи в транспортных средствах, аварийные источники электроэнергии, резервные источники энергии. Строго говоря, аккумулятором называется один элемент аккумуляторной батареи, но в просторечии «аккумулятором» называют аккумуляторную батарею (сколько бы в ней ни было элементов).

Свинцовый аккумулятор изобрёл в 1859—1860 годах Гастон Планте, сотрудник лаборатории Александра Беккереля[2]. В 1878 году Камилл Фор усовершенствовал его конструкцию, предложив покрывать пластины аккумулятора свинцовым суриком. Русский изобретатель Бенардос применил покрытие губчатым свинцом для увеличения мощности батарей, которые использовал в своих работах со сваркой.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца (в классическом варианте аккумулятора). Проведённые в СССР исследования показали, что при разряде аккумулятора протекает как минимум ~60 различных реакций, порядка 20 из которых протекают без участия кислоты электролита[3].

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде[3][4] и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца, начинается электролиз воды, при этом на аноде (положительный электрод) выделяется кислород, а на катоде — водород.

Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):

PbO2+SO42−+4H++2e−⇆PbSO4+2h3O{\displaystyle PbO_{2}+SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}+2H_{2}O}
Pb+SO42−−2e−⇆PbSO4{\displaystyle Pb+SO_{4}^{2-}-2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}}

При разряде аккумулятора из электролита расходуется серная кислота и выделяется относительно более лёгкая вода, плотность электролита падает. При заряде происходит обратный процесс. В конце заряда, когда количество сульфата свинца на электродах снижается ниже некоторого критического значения, начинает преобладать процесс электролиза воды. Газообразные водород и кислород выделяются из электролита в виде пузырьков — так называемое «кипение» при перезаряде. Это нежелательное явление, при заряде его следует по возможности избегать, так как при этом вода необратимо расходуется, нарастает плотность электролита и есть риск взрыва образующихся газов. Поэтому большинство зарядных устройств снижает зарядный ток при повышении напряжения аккумулятора. Потери воды восполняют доливкой в аккумуляторы дистиллированной воды при обслуживании аккумуляторной батареи (некоторые автомобильные батареи не имеют открывающихся/отвинчивающихся пробок)[5].

Brockhaus-Efron Electric Accumulators 7.jpg

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов и разделительных пористых пластин, изготовленных из материала, не взаимодействующего с кислотой, препятствующих замыканию электродов (сепараторов), которые погружены в электролит. Электроды представляют собой плоские решётки из металлического свинца. В ячейки этих решёток запрессованы порошки диоксида свинца (PbO2) — в анодных пластинах и металлического свинца — в катодных пластинах. Применение порошков увеличивает поверхность раздела электролит — твердое вещество, тем самым увеличивает электрическую ёмкость аккумулятора.

Электроды вместе с сепараторами погружены в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты. Для приготовления раствора кислоты применяют дистиллированную воду.

Электрическая проводимость электролита зависит от концентрации серной кислоты и при комнатной температуре максимальна при массовой доле кислоты 35%[6], что соответствует плотности электролита 1,26 г/см³[7]. Чем больше проводимость электролита, тем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, и, соответственно, ниже потери энергии на нём. Однако, на практике в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29−1,31 г/см³, это связано с тем, что при снижении концентрации из-за разряда электролит может замёрзнуть, а при замерзании образуется лёд, который может разорвать банки аккумулятора и повреждает губчатый материал пластин.

Существуют экспериментальные разработки аккумуляторов, где свинцовые решетки заменяют пластинами из переплетённых нитей углеродного волокна, покрытых тонкой свинцовой плёнкой. При этом используется меньшее количество свинца, распределённого по большой площади, что позволяет изготовить аккумулятор не только компактным и лёгким, при прочих равных параметрах, но и значительно более эффективным — помимо большего КПД, заряжается значительно быстрее традиционных аккумуляторов[8].

В аккумуляторах, применяемых в бытовых ИБП, систем охранной сигнализации и др. жидкий электролит загущают водным щелочным раствором силикатов натрия (Na2Si2O4) до пастообразного состояния. Это так называемые гелевые аккумуляторы (GEL), имеющие длительный ресурс. Другой вариант исполнения − с пористыми сепараторами из стеклоткани (AGM), допускающими более жёсткие режимы заряда[9].

Электрические и эксплуатационные параметры[править | править код]

  • Удельная предельная теоретическая энергоёмкость (Вт·ч/кг): около 133.
  • Удельная энергоёмкость (Вт·ч/кг): 25—40[10].
  • Теоретическая удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): 1250[11].
  • ЭДС одного заряжённого аккумулятора = 2,11—2,17 В, рабочее напряжение 2,1 В (3 или 6 аккумуляторов в итоге дают в батарее стандартные 6,3 В или 12,6 В соответственно)[3].
  • Напряжение полностью разряженного аккумулятора = 1,75—1,8 В. Ниже разряжать их нельзя[3].
  • Рабочая температура: от −40 °C до +40 °C.
  • КПД: порядка 80—90 % (по току). КПД по энергии 70-80%[10].

Чаще всего свинцово-кислотные аккумуляторы применяются в составе аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 6, 12 вольт, реже с другим кратным 2 напряжением. Промышленностью выпускаются варианты обслуживаемых (заливание электролита, дистиллированной воды, контроль плотности электролита, его замена) и не обслуживаемых в герметичном корпусе (исключается проливание электролита при изменений положения, переворачиваний) аккумуляторных батарей. Обслуживаемые аккумуляторные батареи могут выпускаться сухозаряженными (без залитого электролита), что увеличивает их срок хранения и не требует периодического обслуживания при хранении, заливка производится перед вводом в эксплуатацию[12].

  • Brockhaus-Efron Electric Accumulators 7.jpg

    Герметичная не обслуживаемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея напряжением 12 В и ёмкостью 4,5 А·ч бытовой электротехники

  • Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи напряжением 8 В и ёмкостью 3,5 А·ч ИБП

  • Brockhaus-Efron Electric Accumulators 7.jpg

    Вариант обслуживаемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи для автомототракторной техники в эбонитовом корпусе, в подобных батареях была даже возможность заменить отдельный вышедший из строя аккумулятор

  • Brockhaus-Efron Electric Accumulators 7.jpg

    Вариант не обслуживаемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи для автомототракторной техники, нет доступа к заливным горловинам банок аккумуляторов

  • Номинальная ёмкость, показывает количество электричества, которое может отдать данный аккумулятор. Обычно указывается в ампер-часах, и измеряется при разряде малым током (1/20 номинальной ёмкости, выраженной в А·ч)[13].
  • Стартерный ток (для автомобильных аккумуляторов). Характеризует способности отдавать сильные токи при низких температурах. В большинстве случаев измеряется при −18 °C (0 °F) в течение 30 секунд. Различные методики замера отличаются (главным образом, допускаемым конечным напряжением) поэтому дают различные результаты[14].
  • Резервная ёмкость (для автомобильных аккумуляторов) — характеризует время, в течение которого аккумулятор может отдавать ток 25 А до конечного напряжения 10,5 В согласно ГОСТ Р 53165-2008[15].

Ареометр может быть использован для проверки плотности электролита в каждом отдельном элементе

При эксплуатации «обслуживаемых» аккумуляторов (с открываемыми пробками на банках) на автомобиле при движении по неровной дороге неизбежно происходит просачивание электролита из-под пробок на корпус аккумулятора. Через электропроводную не высыхающую, из-за гигроскопичности, плёнку электролита происходит постепенный саморазряд аккумулятора. Во избежание глубокого саморазряда необходимо периодически нейтрализовать электролит протиранием корпуса аккумулятора, например, слабым раствором пищевой соды или разведённым в воде до консистенции жидкой сметаны хозяйственным мылом. Кроме того, особенно в жаркую погоду, происходит испарение воды из электролита; также количество воды в электролите уменьшается при перезаряде аккумулятора за счёт её электролиза. Потеря воды увеличивает плотность электролита, увеличивая напряжение на аккумуляторе. При существенной потере воды могут оголиться пластины, что одновременно увеличивает саморазряд и вызывает сульфатацию батареи. Поэтому необходимо следить за уровнем электролита и при необходимости доливать дистиллированную воду.

Эти меры вместе с проверкой автомобиля на паразитную утечку тока в его электрооборудовании и периодической подзарядкой аккумулятора могут существенно продлить срок эксплуатации аккумуляторной батареи.

Работа свинцово-кислотного аккумулятора при низких температурах[править | править код]

По мере снижения окружающей температуры параметры аккумулятора ухудшаются, однако, в отличие от прочих типов аккумуляторов, у свинцово-кислотных аккумуляторов это снижение относительно мало, что и обуславливает их широкое применение на транспорте. Эмпирически считается, что свинцово-кислотный аккумулятор теряет ~1 % отдаваемой ёмкости при снижении температуры на каждый градус от +20 °C. То есть, при температуре −30 °C свинцово-кислотный аккумулятор покажет примерно 50 % ёмкости.

Снижение ёмкости и токоотдачи при низких температурах обусловлено, в первую очередь, снижением скорости химических реакций (закон Аррениуса). Единственным способом повышения отдаваемой ёмкости является подогрев холодной батареи, как вариант — встроенным подогревателем (6СТ-190ТР-Н).

Разряженный аккумулятор в мороз может раздуться из-за замерзания электролита низкой плотности (близкой к 1,10 г/см3) и образования кристаллов льда, что приводит к необратимому повреждению свинцовых пластин внутри аккумулятора.

Низкие температуры электролита негативно влияют на работоспособность и зарядно-разрядные характеристики аккумулятора[16]:

  • при температуре от 0 °C до −10 °C снижение зарядных и разрядных характеристик несущественно влияют на работоспособность аккумулятора;
  • при температуре от −10 °C до −20 °C происходит снижение тока в стартерном режиме и ухудшение заряда;
  • при температуре ниже −20 °C аккумуляторные батареи не обеспечивают надежного пуска двигателя и не способны принимать заряд от генератора.

Из-за большего внутреннего сопротивления, присущего современным аккумуляторам закрытого типа (т. н. «необслуживаемым», герметичным, герметизированным) при низких температурах по сравнению с обычными аккумуляторами (открытого типа), для них эти вопросы ещё более актуальны[17].

Для эксплуатации транспортных средств при очень низких температурах предназначены конструкции аккумулятора с внутренним электроподогревом[18].

Хранение[править | править код]

Ambox contradict.svg

Статья или раздел содержит противоречия и не может быть понята однозначно.

Следует разрешить эти противоречия, используя более точные авторитетные источники или корректнее их цитируя. На странице обсуждения должны быть подробности.

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует хранить только в заряженном состоянии. При температуре ниже −20 °C подзаряд аккумуляторов должен проводиться постоянным напряжением 2,45 В/элемент 1 раз в год в течение 48 часов. При комнатной температуре — 1 раз в 8 месяцев постоянным напряжением 2,35 В/элемент в течение 6—12 часов. Хранение аккумуляторов при температуре выше 30 °C не рекомендуется.

Слой грязи, солей и плёнки электролита на поверхности корпуса аккумулятора создаёт проводник для тока между электродами и приводит к саморазряду аккумулятора, при глубоком разряде начинается сульфатация пластин с образованием более плотного сульфида который меньше и труднее потом вступает в реакцию , чем сульфид образующиеся при нормальном рабочем разряде, что и является причиной потери ёмкости. Поэтому поверхность аккумулятора необходимо поддерживать в чистоте. Хранение свинцово-кислотных аккумуляторов в разряженном состоянии приводит к быстрой потере их работоспособности.

При длительном хранении аккумуляторов и разряде их большими токами (в стартерном режиме), или при уменьшении ёмкости аккумуляторов, нужно проводить контрольно-тренировочные циклы, то есть разряд-заряд токами номинальной величины.

При подготовке аккумуляторной батареи к зимнему хранению, что актуально для автомобилей не эксплуатируемых в холодное время года специалисты старейшей лаборатории НИИАЭ рекомендуют следующие действия:

1. Правильно и до конца зарядите аккумуляторную батарею.
2. Нанесите на положительный вывод АКБ пластичную смазку (допускается только технический вазилин т.к. имеет нетральную кислотность, и не в коем случее не использовать литол, солидол и т. п. т.к. они имеют небольшую кислотность и со временем такие смазки попросту разъедают выводные клеммы АКБ), так как плёнка электролита способна абсорбировать влагу из атмосферы, что может приводить к повышенному саморазряду.
3. Хранить аккумуляторы на холоде, так как при низких температурах саморазряд намного ниже. Электролит полностью заряженного аккумулятора начинает замерзать при температуре ниже −55 С.

В случае необходимости поездки в морозы следует перенести аккумулятор в отапливаемое помещение и в течение 7—9 часов (например, за ночь) он придёт в пригодное для пуска двигателя состояние.

Износ свинцово-кислотных аккумуляторов[править | править код]

При использовании технической серной кислоты и недистиллированной воды ускоряются саморазряд, сульфатация, разрушение пластин и уменьшение ёмкости аккумуляторной батареи[19].

Основными процессами износа свинцово-кислотных аккумуляторов являются:

  • сульфатация пластин[3], заключающаяся в образовании крупных кристаллов сульфата свинца, который препятствует протеканию обратимых токообразующих процессов;
  • коррозия электродов, то есть электрохимические процессы окисления и растворения материала электродов в электролите, что вызывает осыпание материала электродов;
  • слабая механическая прочность или плохое сцепление активной массы с электродными решётками, что приводит к опаданию активной массы[3][20];
  • оползание и осыпание активной массы положительных электродов, связанное с разрыхлением, нарушением однородности[3].

Хотя батарею, вышедшую из строя по причине физического разрушения пластин, в домашних условиях восстановить нельзя, в литературе описаны химические растворы и прочие способы, позволяющие «десульфатировать» пластины. Простой, но чреватый полным отказом аккумулятора способ предполагает использование раствора сульфата магния[3]. Раствор сульфата магния заливается в секции, после чего батарею разряжают и заряжают несколько раз. Сульфат свинца и прочие остатки химической реакции осыпаются при этом на дно банок, это может привести к замыканию элемента, поэтому обработанные банки желательно промыть и заполнить новым электролитом номинальной плотности. Это позволяет несколько продлить срок использования устройства.

Ambox contradict.svg Кодовый символ, указывающий на то, что свинцовые батареи могут быть вторично переработаны

Вторичная переработка для этого вида аккумуляторов играет важную роль, так как свинец, содержащийся в аккумуляторах, является токсичным тяжёлым металлом и наносит серьёзный вред при попадании в окружающую среду. Свинец и его соли должны быть переработаны для возможности его вторичного использования.

Свинец из изношенных аккумуляторов используется для кустарной переплавки, например, при изготовлении грузил рыболовных снастей, охотничьей дроби или гирь. Кустарное извлечение свинца из аккумуляторов серьезно вредит как окружающей среде, так и здоровью плавильщиков, поскольку свинец и его соединения с парами и дымом разносятся по всей округе[21][22].

  1. Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М. Аккумуляторные батареи. Краткий справочник // М.: ООО «Книжное издательство „За рулём“». — 2008. — 88 с., ил. ISBN 978-5-9698-0236-0. (С. 15).
  2. Bertrand Gille Histoire des techniques. — Gallimard, coll. «La Pléiade», 1978, ISBN 978-2070108817.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Свинцовые аккумуляторы. Эксплуатация: Правда и вымыслы.
  4. ↑ Н. Ламтев. Самодельные аккумуляторы. Москва: Государственное издательство по вопросам радио, 1936 год.
  5. ↑ Как отрыть автомобильный аккумулятор: делаем батарею обслуживаемой (рус.), AkkumulyatorAvto.ru (2 августа 2017). Дата обращения 12 августа 2018.
  6. ↑ Удельная электропроводность х водных растворов серной кислоты и температурный коэффициент аt (неопр.). chemport.ru. Дата обращения 1 июля 2018.
  7. ↑ Концентрация и плотность серной кислоты. Зависимость плотности серной кислоты от концентрации в аккумуляторе автомобиля (рус.), FB.ru. Дата обращения 1 июля 2018.
  8. ↑ http://auto.lenta.ru/news/2006/12/19/battery/ Американцы облегчили и уменьшили аккумуляторы
  9. ↑ Аккумуляторы для бесперебойного питания. Статьи компании «ООО Новая система» (неопр.) (недоступная ссылка). aegmsk.ru. Дата обращения 12 августа 2018. Архивировано 12 августа 2018 года.
  10. 1 2 Свинцовый кислотный аккумулятор. Устройство и принцип действия аккумулятора. (рус.). www.eti.su. Дата обращения 1 июля 2018.
  11. ↑ Расчет идеального свинцового аккумулятора.
  12. ↑ [1].
  13. ↑ ГОСТ 26881-86 Методика проверки свинцовых аккумуляторов
  14. ↑ Краткий аналитический обзор существующих способов оценки ёмкости ХИТ и приборов, реализующих эти способы (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 21 октября 2011. Архивировано 4 марта 2016 года.
  15. ↑ ГОСТ Р 53165-2008: Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия
  16. ↑ Руководство, 1983, с. 70.
  17. ↑ Железнодорожный транспорт. — 2011. № 12. — c.35. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 13 декабря 2015. Архивировано 22 декабря 2015 года.
  18. ↑ Руководство, 1983, с. 21-23.
  19. ↑ Вредные добавки к электролиту свинцовых аккумуляторов
  20. ↑ О противоречиях в теории работы свинцового кислотного аккумулятора к. т. н., проф. Кочуров А. А. Рязанский военный автомобильный институт Архивировано 20 сентября 2011 года.
  21. ↑ Отравление свинцом | ProfMedik Медицинский Портал (рус.)  (неопр.) ?. profmedik.ru (22 февраля 2016). Дата обращения 4 февраля 2017.
  22. Кочуров. http://echemistry.ru/assets/files/books/hit/statya-o-protivorechiyah-v-teorii-raboty-svincovogo-kislotnogo-akkumulyatora.pdf (рус.). Новости. Первоуральск.Ru (17 июля 2014). Дата обращения 4 февраля 2017.

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

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.

Аккумулятор в автомобилеВ аккумуляторе присутствует серная кислота

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

Формула диссоциацииДиссоциация 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.

Электролит в аккумулятореПроверка 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:

 

Таблица объема электролита

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.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

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

Какую кислоту заливают в аккумулятор - серная

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

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.

Кислота в АКБ авто

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

Процесс приготовления электролита для АКБ авто

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.

емкость автомобильного АКБ, концентрация и тип применяемой кислоты

Какая кислота в аккумуляторе

Современные аккумуляторные батареи способны питать автомобиль на протяжении длительного периода, а также генерировать мощный пусковой ток, которого достаточно для быстрого старта двигателя. Конструкция большинства автомобильных АКБ предусматривает наличие специальной кислоты, за счет которой обеспечивается прохождение требуемых процессов. При обслуживании источника энергии следует учитывать, какая кислота в аккумуляторе автомобиля.

Понятие электролита

Кислота в автомобильном аккумуляторе может находиться в жидком и гелевом состоянии. Внутри АКБ есть катод и анод, между которыми находятся специальная смесь из кислоты и дистиллированной воды.

При изготовлении специального состава для автомобильного аккумулятора нельзя использовать обычную воду. Это связано с тем, что она может содержать самые различные примеси, которые существенно ухудшают эксплуатационные качества источника питания.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и концентрация жидкости

Аккумуляторная жидкость может быть представлена щелочью. В продаже встречаются модели никель-кадмиевого и никель-железного типа, а также гелевые батареи. Гель получается при добавлении различных химических веществ, либо проводится пропитка стекловолокном.

Несмотря на довольно большое количество различных источников питания, которые находятся в продаже, на сегодняшний день остаются востребованными свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом. При необходимости они могут обслуживаться путем добавления воды или специального раствора.

Серная кислота в аккумуляторе применяется в качестве связующего элемента. Подобное вещество получило широкое применение в различных отраслях промышленности, добавляется в синтетические красители.

При создании источника питания кислота разбавляется водой, так как при высокой концентрации она может разъедать основные элементы конструкции. Рекомендуемый показатель концентрации составляет 30−35%.

В продаже встречается несколько типов серной кислоты:

  1. Нитрозная или башенная. Показатель концентрации в этом случае достигает значение 75%, плотность 1,67 гр/м3. Название этой разновидности кислоты связано с особенностями метода производства. Во время химической реакции происходит образование кислоты и азота. При этом оксиды постоянно циркулируют при производстве.
  2. Аккумуляторная жидкостьСорт Олеум. Концентрация подобной кислоты составляет 104,5%. При поставке показатель плотности выдерживается на уровне 1,897%.
  3. Контактная. Поставляется подобная кислота при концентрации от 92 до 98%. Плотность сорта составляет 1,837%. Производство предусматривает применение обжигового газа, в ходе реакции происходит окисление основных элементов.
  4. Высокопроцентный олеум. Подобная кислота сегодня встречается в продаже крайне редко по причине высокой концентрации (114,6%), а также повышенной плотности (2,002 гр/см3).
  5. Аккумуляторная. Этот тип вещества имеет концентрацию 92%, а плотность составляет 1,833 гр/см3. Именно этот тип вещества рассматривается при поиске того, какая кислота в автомобильном аккумуляторе.

Электролит — это какая кислота, которая разводится в дистиллированной воде. Она должна обладать определенными качествами, при их изменении эксплуатационные характеристики изменяются.

Проходящие химические реакции

Свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение по причине их простой конструкции. Накопление заряда и его отдача происходит за счет электрохимических процессов, которые могут протекать только при условии наличия электролита. К особенностям подобных источников питания можно отнести следующие моменты:

  1. Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и концентрация жидкостиКонструкция представлена сочетанием положительных и отрицательных пластин, которые погружены в водный раствор соляной кислоты.
  2. Пластины имеют проводящие ток решетки. При их изготовлении применяется свинец, в который добавляются различные легирующие элементы. Тип применяемых добавок зависит от типа аккумулятора.
  3. Решетка положительных электродов покрывается диоксидом свинца, отрицательные пластины черным порошком.
  4. Во многом электрические характеристики аккумуляторов зависят от плотности используемого применяемого электролита.

Для защиты конструкции от воздействия внешних факторов проводится создание герметичного корпуса, который имеет отверстие для отвода газов. Электролит может менять свою плотность в зависимости от степени зарядки аккумулятора.

Для машин применяется батарея, в которой применяется кислота с плотностью 1,835 гр/см3. При добавлении дистиллированной воды плотность становится 1,3 гр/см3. Сильная разрядка источника питания приводит к падению плотности по причине уменьшения количества кислоты.

Разрядка автомобильного АКБ

Распространенные свинцово-кислотные аккумуляторы не выдерживают глубокий разряд и большое количество циклов полной зарядки. Эта особенность также связана с особенностями проходимых электрохимических процессов. К особенностям процесса разрядки отнесем:

  1. В начале потери заряда происходит диффузия кислоты в электроды. Этот процесс связан с тем, что в активной массе электродов поры не забиваются сульфатом.
  2. Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и концентрация жидкостиПри постепенном забивании пор процесс диффузии притормаживается.
  3. Процесс разряда в теории может проходить до момента, пока электролит не станет чистой водой. На практике источник энергии приходится заменять при плотности 1,15 гр/см3.
  4. При столь низкой плотности выделяется огромное количество сульфата свинца, что приводит к закупориванию активной массы установленных пластин.
  5. Показатель плотности электролита учитывается для определения степени разряженности используемого аккумулятора. Для определения требуемого показателя может использоваться специальная таблица.

При глубокой разрядке автомобильный аккумулятор способен выдавать напряжение около 2,5 В при условии отсутствия внешней нагрузки. Подключение нагрузки приводит к падению показателя до 2,1 В всего за несколько минут. Падение напряжения можно связать с тем, что на отрицательной пластине начинает формироваться слой активного вещества.

Кислота в аккумуляторах машин

Разрядка автомобильного аккумулятора может проводиться при небольшом токе, который составляет 10% от номинальной мощности. При эксплуатации на протяжении часа напряжение падает до 2 В. Это связано с тем, что на пластинах также формируется определенное вещество, способное забирать поры активной массы. Подобные процессы становятся причиной стремительного роста внутреннего сопротивления, а также падения показателя концентрации электролита. Через некоторое время автомобильный аккумулятор полностью теряет свою способность накапливать и удерживать электрическую энергию.

Контроль состояния батареи

Важно контролировать основные показатели автомобильного аккумулятора на момент его эксплуатации. Это связано с тем, что при небольшом их изменении есть возможность провести восстановление конструкции. Контроль количества электролита в аккумуляторе проводится следующим образом:

  1. Кислота в аккумуляторе автомобиля Некоторые автомобильные батареи имеют нанесенную шкалу, которая позволяет быстро определить уровень жидкости в корпусе.
  2. Простой способ определения емкости предусматривает использование стеклянную трубку. Для начала проводится откручивание всех пробок банок, после чего трубка погружается в конструкцию. Рекомендуемый уровень активного вещества составляет 10−12 мм.

При незначительном падении электролита восполнить уровень можно путем добавления дистиллированной воды. Рекомендуется ее приобретать в аптеке, так как в обычном магазине часто под видом дистиллированной воды продается обычная. Не рекомендуется восполнять уровень выше требуемого, так как это приводит к повышению давления и разрушению основных конструктивных элементов.

Отдельное внимание нужно уделить необслуживаемым аккумуляторам. У них сниженный показатель расхода воды, крышка имеет систему рециркуляции электролита. Однако существенно продлить срок службы конструкции можно за счет восполнения уровня жидкости путем ее добавления.

Плотность также является важным показателем, который измерить достаточно сложно. Для определения плотности применяется ареометр, который представлен сочетанием запаянной стеклянной трубки с дробью и ртутью. Определить требуемый параметр можно за счет градуированной шкалы.

Измерения плотности проводится следующим образом:

  1. Для начала следует снять верхнюю крышку, после чего будет получен доступ к пробкам. После этого снимаются все пробки каждой банки.
  2. Применяемый инструмент следует опустить в банку и набрать электролит. При этом нельзя смешивать или взбалтывать конструкцию.
  3. После этого инструмент вынимается и можно определить показатель плотности по нанесенной шкале.
  4. Некоторые ареометры имеют значение с надписями «полный заряд», «половина» или «разряженное состояние».

Проводить тестирование источника питания рекомендуется периодически или при возникновении проблем со стартом двигателя или движение при включении большого количества потребителей. При определении низкого уровня электролита или изменении плотности нужно восстановить состояние источника питания.

Поднятие плотности электролита

Поднять уровень электролита намного проще, чем повысить или снизить значение плотности. При нагреве АКБ и в результате гидролиза воды плотность может существенно подняться. Именно поэтому проводится периодический долив дистиллированной воды. Слишком низкая плотность определяет то, что нужно добавлять кислоту.

При работе с кислотой рекомендуется одевать резиновые перчатки и защитные очки. При самостоятельном разводе электролита при применении кислоты и дистиллированной воды стоит учитывать, что при их соединении проходит химическая реакция и выделяется большое количество тепла. Слишком высокая температура становится причиной закипания воды и образования брызг, что очень опасно, так как вещество может попасть на открытые участки кожи.

При средней плотности 1,2 гр/см3 поднять ее можно следующим образом:

  1. Соляная кислота в аккумуляторе автомобиляДля начала проводится откачивание жидкости из банок, для чего можно использовать резиновую грушу. После этого проводится вливание электролита с требуемой плотностью для восполнения половины откаченного объема.
  2. Перемешать вещество можно путем подключения небольшой нагрузки. На процесс смешивания потребуется всего несколько минут.
  3. Следующий шаг заключается в замере плотности. Если она низкая, электролит заливается повторно.
  4. Проводится повторное перемешивается, количество жидкости восполняется до требуемого уровня.

Если жидкость имеет низкий показатель плотности в заряженном состоянии аккумулятора после проведения процедуры восстановления, то старый источник питания рекомендуется заменить на новый. При своевременном обслуживании можно продлить срок эксплуатации аккумулятора до 5−7 лет. В некоторых случаях АКБ уже с магазина поставляется с низким показателем плотности, что свидетельствует о неправильном хранении.

что залито в аккумулятор, состав кислотного электролита, из чего он состоит

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.

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.ионы в электролите

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.реакция в АКБ

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.ГОСТ

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.электролит

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.доливка

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 кислотытаблица

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.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о