Электролит в аккумуляторе из чего состоит: Какая кислота в аккумуляторе автомобиля: состав электролита – Что нужно знать об электролите для аккумуляторов

Содержание

Какую кислоту заливают в автомобильный аккумулятор

Каждому автомобилисту хорошо знакома проблема износа ресурса аккумуляторной батареи. Её приходится периодически заряжать, доливать специальную жидкость либо же вовсе приобретать новую.

Заливка кислоты в автомобильный аккумулятор

Ресурс во многом зависит от того, в каком состоянии находится электролит. Это кислотно-водный раствор, находящийся внутри батареи.

Чтобы осуществлять контроль, требуется знать об особенностях используемой кислоты, её свойствах, характеристиках и понимать, как следует обслуживать АКБ в тех или иных ситуациях.

Зачем используется кислота

В упрощённом виде АКБ можно представить как обычную батарейку. Внутри располагается катод, анод и аккумуляторная жидкость. Она же электролит.

В состав электролита входит кислота и дистиллированная вода, смешанные в определённых пропорциях. Чтобы понять назначение кислоты, необходимо взглянуть на основные процессы, активно протекающие при разряде и заряде АКБ.

Кислота нужна для того, чтобы обеспечить появление тока. Она вступает в реакции с оксидами и металлами, что позволяет создать условия для работы устройства.

Подключая внешнюю нагрузку, реакция жидкости с оксидами и со свинцом запускает необходимые окислительно-восстановительные реакции. Причём они являются противоположными в зависимости от того, заряжается или разряжается батарея. Образование тока происходит за счёт выделения положительных электронов из свинца и приёма оксидов от отрицательной пластины. Передаются заряженные частицы за счёт электролита, залитого в АКБ.

В батарее предусмотрены контакты, на которых протекают различные процессы. А именно:

  • расходуется триоксид серы;
  • происходит восстановление оксида свинца на катоде;
  • выделяется вода;
  • появляется окись металла на аноде.

То есть при возникновении реакции кислота замещается водой. Из-за этого плотность электролита снижается. Если идёт заряд, процессы протекают в обратном направлении. Затем ток провоцирует электролиз, при котором вещество распадается на компоненты. Это кислород и водород. Они выделяются в газовом агрегатном состоянии. Потому раствор закипает. Вещества выходят из жидкости и обратно не возвращаются. От этого плотность увеличивается, поскольку оставшаяся в батарее кислота тяжёлая. Чтобы вернуть прежние параметры и восстановить баланс для лучшей работы АКБ, в неё требуется добавить воду.

В АКБ допускается применение только дистиллированной воды. В обычной водопроводной воде содержится большое количество примесей, при контакте с которыми батарея быстро выйдет из строя.

Дистиллированная вода для автомобильных аккумуляторов

Применяемый вид кислоты

Одним из самых распространённых вопросов об АКБ является то, какую кислоту используют в аккумуляторе автомобиля.

Здесь есть разные теории и догадки. Одни считают, что в аккумуляторе автомобиля применяется сугубо соляная кислота. Другие, отвечая на вопрос о том, какая там кислота, говорят, что серная.

Нельзя сказать, что вопрос принципиальный для обычного автолюбителя, поскольку в чистом виде иметь дело с кислотой ему вряд ли придётся. Но при этом стоит знать, какая именно кислота находится в аккумуляторе. Это не соляная, а серная.

У серной кислоты есть ещё и другие названия. Это ангидрид или триоксид серы. Но наиболее распространена среди обывателей именно серная кислота.

Если у вас вдруг спросят, какая кислота в действительности заливается в автомобильный аккумулятор, смело и уверенно отвечайте, что серная.

Существуют различные виды АКБ, где могут применяться иные жидкости в качестве электролита. В никель-кидмиевых устройствах это щёлочь. Есть и гелевые аппараты, где электролит имеет достаточно вязкую структуру, хотя по сути внутри находится та же кислота.

Если же говорить о том, какую кислоту на производстве заливают именно в свинцово-кислотный аккумулятор, используемый на автомобилях, то это будет серная.

Концентрация вещества в электролите составляет от 30 до 35%. Всё остальное приходится на дистиллированную воду.

В редких случаях с завода концентрация кислоты превышает 35%. Для решения задач, стоящих перед автомобильными АКБ, даже 30% вполне достаточно.

Зная теперь, какая именно кислота используется в автомобильных аккумуляторах, в какой концентрации и соотношении, можно переходить к ответам на другие вопросы.

Объективно недостаточно знать лишь то, какую кислоту при производстве батарей для автомобиля заливают в аккумулятор и какое альтернативное название она носит. Если вы планируете самостоятельно обслуживать и контролировать состояние АКБ, следует несколько расширить базу своих знаний. В последующем вам предстоит добавлять в АКБ электролит или просто подливать воду. Это вполне обычный процесс для обслуживаемых батарей.

Гелевый аккумулятор автомобиля

Концентрация и плотность

Концентрацией называют соотношение кислоты и дистиллированной воды. Чтобы не возникало сложностей с приготовлением раствора, в продаже доступны уже полностью готовые к использованию электролиты.

Но объективно самым важным параметром для АКБ считается плотность электролита.

Нормальным считается показатель в пределах от 1,07 до 1,3 г/см3. Меняя параметры, меняется и порог замерзания.

Плотность также влияет на электропроводимость, являющуюся обратно пропорциональной сопротивлению в автомобильной батарее.

Когда машина эксплуатируется в условиях низких температур, плотность рекомендуется поднять примерно до 1,3 г/см3. Да, с позиции показателей электропроводимости это не лучшее решение. Но если снизить плотность, жидкость может попросту замёрзнуть. А замерзание влечёт за собой разрыв банок и полный выход из строя АКБ.

Оптимальной же плотностью при минимальном сопротивлении считается 1,23г/см3.

В продаже представлены электролиты разной плотности, в зависимости от сезона, для которого они предназначены. Выбирайте те, которые соответствуют текущим погодным условиям.

Применение правильного электролита существенно продлевает срок службы всего аккумулятора.

Ареометр для определения плотности электролита

Контроль состояния

Одной из главных задач, стоящей перед автовладельцем, под капотом машины которого установлена свинцово-кислотная обслуживаемая батарея, является своевременный контроль состояния электролита.

Помимо уровня, необходимо следить и за показателями плотности.

Уровень проверяется довольно просто. Для этого потребуется взять стеклянную трубочку или корпус от прозрачной ручки. Далее выполняются такие операции:

  • откручиваются пробки на всех банках АКБ;
  • трубочка погружается в батарею до уровня пластин;
  • верхний конец трубочки зажимается плотно пальцем;
  • измерительный прибор поднимается.

Принято считать, что оптимальный уровень должен составлять в пределах от 10 до 15 миллиметров.

Если проверка показала меньшее значение, тогда необходимо долить электролит. Заливать выше оптимального уровня также не рекомендуется.

Срок службы

Теперь вы знаете, какую кислоту при производстве и дальнейшем обслуживании добавляют в автомобильный аккумулятор.

Ведётся много споров касательно того, какой эксплуатационный период у раствора. На самом деле срока годности он не имеет. Период службы определяется эффективностью выполняемых функций. Пока электролит справляется со своими задачами, он считается пригодным к использованию.

Срок службы вещества зависит от:

  • плотности используемого электролита;
  • температуры, в которой эксплуатируется батарея;
  • уровня заряда АКБ.

Если поддерживать эти параметры в оптимальных значениях, тогда и кислота будет служить достаточно долго.

Прибор для проверки уровня заряда АКБ автомобиля

Повышение плотности электролита

Если текущая плотность используемой кислоты в аккумуляторе автомобиля очень высокая, тогда достаточно добавить в банки воды, и показатели будут оптимизированы.

Но в обратном направлении этот приём не работает. Добавляя воду, увеличить кислотность точно не получится.

Плотность вещества в АКБ регулируется уровнем заряда АКБ.

Объяснить это просто. По завершению окислительно-восстановительных реакций вода может распадаться и теряться. Из-за этого концентрация кислоты будет увеличиваться. Используя зарядные устройства, можно компенсировать недостаточную плотность. Если этот метод не помогает, тогда в батарею требуется залить электролит корректирующего типа.

На практике концентрация обычно повышается путём полной замены электролита либо же за счёт добавления разбавленной кислоты.

Используя метод разбавления, нужно выполнить такие операции, причём для каждой банки аккумуляторной батареи:

  • С помощью шприца или медицинской груши постепенно откачать максимально возможное количество жидкости.
  • Добавить в банку половину её объёма разбавленную концентрированную кислоту с плотностью около 1,26-1,28 г/см3.
  • Подать нагрузку на выводы с минимальной мощностью, что позволит тщательно перемешать компоненты.

Замеряя плотность, не забывайте проверять уровень. Если после проведённых манипуляций никаких изменений не наблюдается, тогда добавляется ещё часть электролита. Постепенно контролируя параметры аккумулятора, создаются оптимальные значения концентрации.

Если при проверке плотности обнаруживаются значения ниже 1,2 г/см3, тогда выход только один. Это полная замена электролита, поскольку путём разбавления повысить уровень до нужных значений уже не получится.

Серная кислота, даже в разбавленном виде, очень концентрированная и опасная для кожных покровов и слизистых оболочек.

В процессе работы нужно обязательно предварительно подумать о средствах защиты. Работать с электролитом лучше в резиновых перчатках, очках и в прорезиненном фартуке.

Залив электролита в автомобильный аккумулятор

Как правильно заливать и доливать раствор

Особой потребности отдельно приобретать серную кислоту и дистиллированную воду не обязательно. Последняя находится в свободной продаже, в то время как кислоты заполучить намного сложнее.

Поэтому для автомобилистов просто продают уже готовые растворы электролита. Их смешивают в соответствующих пропорциях, и получают составы для разных ситуаций и времени года. К примеру, для получения электролита плотностью 1,29 г/см3, на 1 литр дистиллята добавляется 360 мл. кислоты. То есть здесь соотношение составляет 1 к 3.

Техника безопасности гласит, что добавлять при смешивании можно только кислоту в воду. Добавлять воду в кислоту запрещается, поскольку есть высокая вероятность возникновения реакции, при которой будет выделяться тепло и брызги.

Это потенциально очень опасно для человека. Поэтому запомните, что только в воду добавляется кислота, а не наоборот.

Сам же процесс заливки и доливки выглядит следующим образом:

  • Заливать или доливать электролит рекомендуется с помощью полиэтиленовой или стеклянной трубки.
  • Уровень вещества в аккумуляторе автомобиля должен находиться в пределах от 10 до 15 мм над пластинами из свинца.
  • Добавив необходимое количество раствора, аккумулятор стоит оставить в покое примерно на 2 часа. Но бывает так, что за это время плотность успевает упасть.
  • Затем аккумулятор следует зарядить током. Его значение должно быть в 10 раз меньше, чем ёмкость батареи.
  • Зарядка на низком токе продолжается в течение 4 часов.

С целью профилактики и поддержания оптимального состояния, проверка плотности проводится с интервалом в 2-3 месяца. Минимум 3-4 раза в год этот показатель нужно обязательно проверять. Сделать это можно с помощью ареометра.

Как сделать электролит

Создавать себе дополнительные трудности хотят далеко не все. Поэтому самым простым решением станет покупка уже готового раствора из дистиллированной воды и серной кислоты в специализированных магазинах.

Но есть и те, кто предпочитает всё делать своими руками, чтобы быть уверенным в качестве, или просто имея желание научиться чему-то новому.

Чтобы приготовить электролит, потребуется подготовить набор, состоящий из:

  • дистиллированной воды;
  • серной кислоты;
  • ёмкости из подходящего материала;
  • эбонитовой палочки.

Касательно ёмкости определиться не сложно. Обычно применяют тару из керамики или стекла. Заливать состав в обычную пластиковую бутылку нельзя. Её может разъесть, и вещество выльется. А эбонитовая палочка выполняет функцию инструмента для перемешивания.

В подготовленную ёмкость заливается вода, а уже в воду постепенно добавляется кислота. В зависимости от необходимой плотности, компоненты смешиваются в соответствующих пропорциях. Чаще всего это 1 к 3, где воды в 3 раза больше, чем кислоты.

Но сразу после перемешивания заливать жидкость в аккумулятор нельзя. Необходимо плотно накрыть крышкой ёмкость и оставить минимум на 24 часа. Это требуется, чтобы состав остыл и выпал весь осадок. Всё, раствор готов к использованию.

Как видите, не так всё просто с этими свинцово-кислотными аккумуляторами. Они относятся к категории обслуживаемых, а потому требуют к себе повышенного внимания и периодического контроля. Проверять уровень не сложно, а вот перспектива заливать электролит или добавлять постоянно воду привлекает далеко не всех.

Поэтому всё чаще автовладельцы отказываются от обслуживаемых АКБ и переходят на более современные аналоги, в которых следить требуется только за уровнем заряда. Ничего заливать, добавлять и смешивать уже не нужно.

Как сделать электролит для аккумулятора — MOREREMONTA

Электролит можно приготовить только из дистиллированной воды и аккумуляторной серной кислоты.

Инструменты и материалы:

  • электролит
  • аккумуляторная батарея
  • эбонитовая палочка
  • сосуд, устойчивый к действие серной кислоты (керамический, эбонитовый, свинцовый) емкостью около 5 л.

Процесс:

1. Возьмите емкость, устойчивую к действию серной кислоты, залейте туда дистиллированную воду.
2. Затем в заполненную дистиллированной водой емкость, маленькими порциями влейте серную кислоту, помешивая эбонитовой палочкой.
3. Ни в коем случае не вливайте воду в серную кислоту, т.к. электролит будет разбрызгиваться с выделение большого количества теп­ла и в результате чего вы можете получить серьезные ожоги.
4. Электролит готовится исходя из климатических условий местности. Для районов с умеренным климатом плотность электролиты должна быть — 1,28 г/см, т.е. для его изготовления вам нужно смешать компоненты в пропорции 0,36 л серной кислоты на 1 л дистиллированной воды.
5. В теплых районах плотность электролита должна составлять 1,26 г/см, для подготовки берут 0,33 л серной кислоты и 1 литр дистиллированной воды.
6. Готовый электролит оставьте на 15–20 часов в закрытой емкости для его остывания, и чтобы произошло выпадение осадка на дно емкости.

В настоящее время выбор аккумуляторных батарей огромен — в продаже можно найти уже готовые к использованию источники питания, а также сухозаряженные батареи, которые требуют осуществить приготовление электролита и его заливку до начала эксплуатации. Дальнейшее обслуживание аккумуляторов многие часто осуществляют в сервисах. По разным причинам может возникнуть необходимость самостоятельно приготовить раствор. Чтобы это мероприятие увенчалось успехом, следует знать, как сделать электролит в домашних условиях.

Что такое электролит?

Электролит — электропроводящий раствор, содержащий в своём составе дистиллированную воду и серную кислоту, едкий калий или натрий в зависимости от типа источника питания.

Концентрация серной кислоты в АКБ

Этот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе — около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ.

Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая — наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано — продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ.

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Несмотря на то что принцип работы раствора одинаков для разных источников питания, следует знать о некоторых различиях составов. В зависимости от состава принято выделять щелочной и кислотный электролиты.

Щелочные АКБ

Этот вид источников питания характеризуется наличием гидроокиси никеля, окиси бария и графита. Электролит в этом виде аккумуляторов представляет собой 20% раствор едкого калия. Традиционно используется добавка моногидрата лития, которая позволяет продлить срок эксплуатации АКБ.

Щелочные источники питания отличаются отсутствием взаимодействия калийного раствора с веществами, образуемыми во время работы аккумулятора, что способствует аксимальному уменьшению расхода.

Кислотные АКБ

Этот вид источников питания является одним из самых традиционных, поэтому и раствор в них знаком многим — смесь дистиллированной воды и серного раствора. Концентрат электролита для свинцово-кислотных аккумуляторов дешёво стоит и характеризуется способностью проводить ток большой величины. Плотность жидкости должна соответствовать климатическим показателям.

Таблица 1. Рекомендуемая плотность электролита

Другие виды АКБ: можно ли приготовить электролит для них самостоятельно?

Отдельно хотелось бы обратить внимание на современные свинцово-кислотные источники питания — гелевые и AGM. Они также могут быть заправлены собственноручно приготовленным раствором, который в них находится в специфической форме — в виде геля или внутри сепараторов. Для заправки гелевых аккумуляторов понадобится ещё один химический компонент — силикагель, который загустит кислотный раствор.

Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторы

В отличие от свинцовых источников питания, кадмиево- и железоникелевые заливаются щелочным растовром, который является смесью дистиллированной воды и едкого калия или натрия. Гидроксид лития, входящий в состав этого раствора для определённых температурных режимов, позволяет увеличить срок службы АКБ.

Таблица 2. Состав и плотность электролита для кадмиево- и железоникелевых и аккумуляторов.

Железоникелевые источники питания рекомендуется эксплуатировать в тех же условиях, что и кадмиево-никелевые. Однако стоит отметить, что они более восприимчивы к низким температурам. Поэтому их следует использовать до минус 20 градусов.

Как правильно приготовить электролит в домашних условиях: техника безопасности

Приготовление раствора — работа с кислотами и щелочами, поэтому соблюдение мер предосторожности необходимо для самых опытных людей. Перед началом действия подготовьте средства защиты:

  • резиновые перчатки
  • одежду и фартук, устойчивый химическим веществам;
  • защитные очки;
  • нашатырный спирт, кальцинированную соду или борный раствор, чтобы нейтрализовать кислоту и щёлочь.

Оборудование

Для приготовления аккумуляторного электролита помимо самого источника питания потребуются следующие предметы:

  • ёмкость и палочка, устойчивые к воздействию кислот и щелочей;
  • дистиллированная вода;
  • инструменты для измерения уровня, плотности и температуры раствора;
  • аккумуляторная серная жидкость — для кислотной АКБ, твёрдые или жидкие щелочи, литий — для соответствующих видов АКБ, силикагель — для гелевых аккумуляторов.

Последовательность процесса: делаем электролит для кислотно-свинцового источника питания

Перед началом работ ознакомьтесь с информацией, приведённой в таблице 3. Она позволит выбрать необходимый объем жидкостей. В аккумуляторах залито от 2,6 до 3,7 литра кислотного раствора. Мы рекомендуем разводить примерно 4л электролита.

Таблица 3. Пропорции воды и серной кислоты.

  • В ёмкость, устойчивую к едким веществам, налейте нужный объем воды.
  • Разбавлять воду кислотой следует постепенно.
  • По окончании процесса вливания замеряйте плотность получившегося электролита с помощью ареометра.
  • Дайте составу отстояться около 12 часов.

Таблица 4. Плотность электролита для разных климатов.

Концентрация кислотного раствора должна соотноситься с минимальной температурой, при которой эксплуатируется аккумулятор. Если жидкость получилась слишком концентрированной, её необходимо разбавить дистиллированной водой.

Смотрите видео, как измерить плотность электролита.

Обращаем ваше внимание, что во время смешивания компонентов выделяется тепло. В подготовленный аккумулятор следует заливать остывший раствор.

Способ развести электролит для щелочного источника питания

Плотность и количество электролита в таких аккумуляторах указана в инструкции по эксплуатации источника питания или на сайте компании-производителя.

Необходимая плотность раствора

Количество твёрдой щелочи равняется количеству электролита, разделенному на

Все ниже сказанное писалось как ответ на комментарий к моему посту Десульфатация аккумулятора зарядным IMAX B6 это реально! Хотел ответить в двух словах — не получилось, решил написать вкратце — получился огромный комментарий, по сему выделил его в отдельный пост.
Ниже описанное даст полное абстрактное понимание сути электролита автомобильного свинцового аккумулятора. По чему абстрактное — по тому что электролит это химический состав, а я не химик и пишу это не для химиков, а исключительно для обычных рядовых пользователей автомобильных аккумуляторов. Надеюсь что ниже сказанного будет достаточно для того что бы сломя голову не лить свежий электролит в разряженный аккумулятор, а постараться его правильно зарядить.

В основном электролиты для автомобильных свинцовых аккумуляторов состоят из серной кислоты h3SO4 слабой концентрации. Такой электролит и правда можно приготовить самостоятельно, зная пропорции, понизив концентрацию h3SO4 дистиллированной водой. Смысла делать это не вижу так как купить готовый электролит проще и дешевле.

На счет повышения и понижения плотности электролита — плотность зависит от количества h3SO4, то есть увеличить плотность можно как добавлением готового электролита("кислоты"), понизить — добавлением воды(дистиллированной). В автомобильных свинцовых аккумуляторах не рекомендовано регулировать плотность без крайней необходимости.
Михаил Васильевич Ломоносов был таки прав — "ни что ниоткуда не берется и никуда не исчезает", это закон сохранения масс.

Дело в том что кислота всегда остается в аккумуляторе и никуда не испаряется, она только переходит в другое состояние — в соли(сульфаты), в автомобильном свинцовом аккумуляторе это сульфат свинца PbSo4. Для восстановления кислоты из сульфата(восстановления плотности электролита) нужна зарядка аккумулятора, во время которой идет обратный процесс. То есть аккумулятор разряжен — плотность электролита низкая, аккумулятор зарядили — плотность повысилась, обратили процесс — восстановили "исходное", нужное количество кислоты в электролите, сульфаты стали кислотой. И именно по этой причине крайне не рекомендовано доливать электролит в аккумулятор для повышения плотности, так как в отличии от воды, которая в не значительных количествах испаряется при длительной эксплуатации аккумулятора, исходное количество кислоты всегда остается в аккумуляторе в той или иной форме.
Вкратце
— низкая плотность электролита = много сульфата свинца = сульфатация.
— восстановить плотность электролита = полностью зарядить аккумулятор = вернуть исходную плотность электролита = десульфатация.
Завершенный процесс зарядки аккумулятора = допустимая плотность электролита + нужное напряжение, в случаях когда плотность в процессе зарядки сильно повышается электролит нужно постепенно разбавлять дистиллированной водой, делать это нужно понемногу с постоянным контролем плотности. Это и говорит о том что часть воды испарилась в процессе эксплуатации и соответственно плотность электролита по этой причине увеличивается выше нормы.
Все это само собой не касается случаев когда электролит был, например, разлит — не плотно закрутили крышки банок, перевернули случайно и банально пролили электролит. В этом случае нужно изначально доливать дистилированной водой(!), после чего заряжать — десульфатировать, после чего либо повышать плотность корректирующим электролитом, либо заменить электролит полностью.
Надеюсь все выше сказанное было полезным и пригодится вам при восстановлении ваших аккумуляторов.
Процесс десульфатации свинцового аккумулятора в домашних условиях я описал вот тут "Десульфатация аккумулятора зарядным IMAX B6 это реально!", а продолжение можно почитать тут "WESTA после десульфатации IMAX B6 все еще жив!"
Спасибо за внимание и потраченное время.

§42. Кислотные аккумуляторы

Принцип действия. Аккумулятором называется химический источник тока, который способен накапливать (аккумулировать) в себе электрическую энергию и по мере необходимости отдавать ее во внешнюю цепь. Накапливание в аккумуляторе электрической энергии происходит при пропускании по нему тока от

Рис. 158. Заряд (а) и разряд (б) аккумулятора

постороннего источника (рис. 158,а). Этот процесс, называемый зарядом аккумулятора, сопровождается превращением электрической энергии в химическую, в результате чего аккумулятор сам становится источником тока. При разряде аккумулятора (рис. 158, б) происходит обратное превращение химической энергии в электрическую. Аккумулятор обладает большим преимуществом по сравнению с гальваническим элементом. Если элемент разрядился, то он приходит в полную негодность; аккумулятор же. после разряда может быть вновь заряжен и будет служить источником электрической энергии. В зависимости от рода электролита аккумуляторы разделяют на кислотные и щелочные.

Рис. 158. Заряд (а) и разряд (б) аккумулятора

На локомотивах и электропоездах наибольшее распространение получили щелочные аккумуляторы, которые имеют значительно больший срок службы, чем кислотные. Кислотные аккумуляторы ТН-450 применяют только на тепловозах, они имеют емкость 450 А*ч, номинальное напряжение — 2,2 В. Аккумуляторная батарея 32 ТН-450 состоит из 32 последовательно соединенных аккумуляторов; буква Т означает, что батарея установлена на тепловозе, буква Н — тип положительных пластин (намазные).

Устройство. В кислотном аккумуляторе электродами являются свинцовые пластины, покрытые так называемыми активными массами, которые взаимодействуют с электролитом при электрохимических реакциях в процессе заряда и разряда. Активной массой положительного электрода (анода) служит перекись свинца PbO2, а активной массой отрицательного электрода (катода) — чистый (губчатый) свинец Pb. Электролитом является 25—34 %-ный водный раствор серной кислоты.

Пластины аккумулятора могут иметь конструкцию поверхностного или намазного типа. Пластины поверхностного типа отливают из свинца; поверхность их, на которой происходят электрохимические реакции, увеличена благодаря наличию ребер, борозд и т. п. Их применяют в стационарных аккумуляторных батареях и некоторых батареях пассажирских вагонов.

В аккумуляторных батареях тепловозов применяют пластины намазного типа (рис. 159, а). Такие пластины имеют остов из сплава свинца с сурьмой, в котором устроен ряд ячеек, заполняемых пастой.

Ячейки пластин после заполнения пастой закрывают свинцовыми листами с большим количеством отверстий. Эти листы предотвращают возможность выпадания из пластин активной массы и не препятствуют в то же время доступу к ней электролита.

Исходным материалом для изготовления пасты для положительных пластин служит порошок свинца Pb, а для отрицательных— порошок , перекиси свинца PbO2, которые замешиваются на водном растворе серной кислоты. Строение активных масс в таких пластинах пористое; благодаря этому в электрохимических реакциях участвуют не только поверхностные, но и глубоколежащие слои электродов аккумулятора.

Для повышения пористости и уменьшения усадки активной массы в пасту добавляют графит, сажу, кремний, стеклянный порошок, сернокислый барий и другие инертные материалы, называемые расширителями. Они не принимают участия в электрохимических реакциях, но затрудняют слипание (спекание) частиц свинца и его окислов и предотвращают этим уменьшение пористости.

Намазные пластины имеют большую поверхность соприкосновения с электролитом и хорошо им пропитываются, что способствует уменьшению массы и размеров аккумулятора и позволяет получать при разряде большие токи.

Рис. 159. Устройство пластин (а) и общий вид (б) кислотного аккумулятора: 1 — блок намазных отрицательных пластин; 2 — выводные штыри; 3 — блок панцирных положительных пластин; 4 — панцирь; 5 — активная масса; 6 — отверстие с пробкой для заливки электролита; 7 — крышка; 8 — эбонитовый сосуд; 9 — пространство для осаждения шлама

При изготовлении аккумуляторов пластины подвергают специальным зарядно-разрядным циклам. Этот процесс носит название формовки аккумулятора. В результате формовки паста положительных пластин электрохимическим путем превращается в перекись (двуокись) свинца PbO2 и приобретает коричневый цвет. Паста отрицательных пластин при формовке переходит в чистый свинец Pb, имеющий пористую структуру и называемый поэтому губчатым; отрицательные пластины приобретают серый цвет.

В некоторых аккумуляторах применены положительные пластины панцирного типа. В них каждая положительная пластина заключена в специальный панцирь (чехол) из эбонита или стеклоткани. Панцирь надежно удерживает активную массу пластины от осыпания при тряске и толчках; для сообщения же активной массы пластин с электролитом в панцире делают горизонтальные прорези шириной около 0725 мм.

Для предотвращения замыкания пластин посторонними предметами (щупом для измерения уровня электролита, устройством для заливки электролита и др.) пластины в некоторых аккумуляторах покрывают полихлорвиниловой сеткой.

Для увеличения емкости в каждый аккумулятор устанавливают несколько положительных и отрицательных пластин; одноименные пластины соединяют параллельно в общие блоки, к которым приваривают выводные штыри. Блоки положительных и отрицательных пластин обычно устанавливают в эбонитовом аккумуляторном сосуде (рис. 159,б) так, чтобы между каждыми двумя

Рис. 160. Прохождение через электролит положительных и отрицательных ионов при разряде (а) и заряде (б) кислотного аккумулятора

пластинами одной полярности располагались пластины другой полярности. По краям аккумулятора ставят отрицательные пластины, так как положительные пластины при установке по краям склонны к короблению. Пластины отделяют одну от другой сепараторами, выполненными из микропористого эбонита, полихлорвинила, стекловойлока или другого изоляционного материала. Сепараторы предотвращают возможность короткого замыкания между пластинами при их короблении.

Пластины устанавливают в аккумуляторном сосуде так, чтобы между их нижней частью и дном сосуда имелось некоторое свободное пространство. В этом пространстве скапливается свинцовый осадок (шлам), образующийся вследствие отпадания отработавшей активной массы пластин в процессе эксплуатации.

Разряд и заряд. При разряде аккумулятора (рис. 160, а) положительные ионы H2+ и отрицательные ионы кислотного остатка
S04-, на которые распадаются молекулы серной кислоты H2S04 электролита 3, направляются соответственно к положительному
1 и отрицательному 2 электродам и вступают в электрохимические реакции с их активными массами. Между электродами возникает
разность потенциалов около 2 В, обеспечивающая прохождение электрического тока при замыкании внешней цепи. В результате
электрохимических реакций, возникающих при взаимодействии ионов водорода с перекисью свинца PbO2 положительного
электрода и ионов сернокислого остатка S04— со свинцом Pb отрицательного электрода, образуется сернокислый свинец PbS04 (сульфат свинца), в который превращаются поверхностные слои активной массы обоих электродов. Одновременно при этих реакциях образуется некоторое количество воды, поэтому концентрация серной кислоты понижается, т. е. плотность электролита уменьшается.

Аккумулятор может разряжаться теоретически до полного превращения активных масс электродов в сернокислый свинец и истощения электролита. Однако практически разряд прекращают гораздо раньше. Образующийся при разряде сернокислый свинец представляет собой соль белого цвета, плохо растворяющуюся в электролите и обладающую низкой электропроводностью. Поэтому разряд ведут не до конца, а только до того момента, когда в сернокислый свинец перейдет около 35 % активной массы. В этом случае образовавшийся сернокислый свинец равномерно распределяется в виде мельчайших кристалликов в оставшейся активной массе, которая сохраняет еще достаточную электропроводность, чтобы обеспечить напряжение между электродами 1,7—1,8 В.

Разряженный аккумулятор подвергают заряду, т. е. присоединяют к источнику тока с напряжением, большим напряжения аккумулятора. При заряде (рис. 160,б) положительные ионы водорода перемещаются к отрицательному электроду 2, а отрицательные ионы сернокислого остатка S04— — положительному электроду 1 и вступают в химическое взаимодействие с сульфатом свинца PbS04, покрывающим оба электрода. В процессе возникающих электрохимических реакций сульфат свинца PbS04 растворяется и на электродах вновь образуются активные массы: перекись свинца PbO2 на положительном электроде и губчатый свинец Pb — на отрицательном. Концентрация серной кислоты при этом возрастает, т. е. плотность электролита увеличивается.

Электрохимические реакции при разряде и заряде аккумулятора могут быть выражены уравнением

PbO2 + Pb + 2H2SO4 ? 2PbSO4 + 2H2O

Читая это уравнение слева направо, получаем процесс разряда, справа налево — процесс заряда.

Номинальный разрядный ток численно равен 0,1СНОМ, максимальный при запуске дизеля (стартерный режим) — примерно 3СНОМ, зарядный ток — 0,2 СНОМ, где СНОМ — номинальная емкость.

Полностью заряженный аккумулятор имеет э. д. с. около 2,2 В. Таково же приблизительно и напряжение на его зажимах, так как внутреннее сопротивление аккумулятора весьма мало. При разряде напряжение аккумулятора довольно быстро падает до 2 В, а затем медленно понижается до 1,8—1,7 В (рис. 161), при этом напряжении разряд прекращают во избежание повреждения аккумулятора. Если разряженный аккумулятор оставить на некоторое время в бездействии, то напряжение его снова восстанавливается до среднего значения 2 В. Это явление носит название «отдыха» аккумулятора. При нагрузке подобного «отдохнувшего» аккумулятора напряжение быстро понижается, поэтому измерение напряжения аккумулятора без нагрузки не дает правильного суждения о степени разряда.

При заряде напряжение аккумулятора быстро поднимается до 2,2 В, а затем медленно повышается до 2,3 В и, наконец, снова довольно быстро возрастает до 2,6—2,7 В. При 2,4 В начинают выделяться пузырьки газа, образующегося в результате разложения воды на водород и кислород. При 2,5 В оба электрода выделяют сильную струю газа, а при 2,6—2,7 В аккумулятор начинает как бы кипеть, что служит признаком окончания заряда. При отключении аккумулятора от источника зарядного тока напряжение его быстро снижается до 2,2 В.

Уход за аккумуляторами. Кислотные аккумуляторы быстро теряют емкость или даже приходят в полную негодность при

Рис. 161. Кривые напряжения кислотного аккумулятора при заряде и разряде

неправильной эксплуатации. В них происходит саморазряд, в результате которого они теряют свою емкость (примерно 0,5— 0,7 % в сутки). Для компенсации саморазряда неработающие аккумуляторные батареи необходимо периодически подзаряжать. При загрязнении электролита, а также крышек аккумуляторов, их выводов и междуэлементных соединений происходит повышенный саморазряд, быстро истощающий батарею.

Батарея аккумулятора должна быть всегда чистой, а выводы для предохранения от окисления покрыты тонким слоем технического вазелина. Периодически нужно проверять уровень электролита и степень заряженности аккумуляторов. Аккумуляторы должны периодически заряжаться. Хранение незаряженных аккумуляторов недопустимо. При неправильной эксплуатации аккумуляторов (разряде ниже 1,8—1,7 В, систематическом недозаряде, неправильном проведении заряда, длительном хранении незаряженного аккумулятора, понижении уровня электролита, чрезмерной плотности электролита) происходит повреждение их пластин, называемое сульфатацией. Это явление заключается в переходе мелкокристаллического сульфата свинца, покрывающего пластины при разряде, в нерастворимые крупнокристаллические химические соединения, которые при заряде не переходят в перекись свинца РbO2 и свинец РЬ. При этом аккумулятор становится непригодным для эксплуатации.

Рис. 158. Заряд (а) и разряд (б) аккумулятора

Если с аккумуляторами раньше сталкивались только автомобилисты и некоторые радиолюбители, то сейчас аккумулятор можно найти почти в каждой квартире. И хорошо, если вам не надо следить за электролитом. Но вот аккумулятор перестает работать и вы решите не купить новый, а его восстановить. Вот тут и начинаются мучения.

Прежде, если все таки решились восстановить аккумулятор, надо выяснить в чем причина выхода его из строя. Если замкнуло либо осыпались пластины, то скорее всего даже при замене электролита реанимировать его не удастся.

В том случае, когда для восстановления работоспособности необходимо что-то сделать с электролитом, нужно решить основные задачи: какой именно электролит в аккумуляторе, какова его плотность и что нужно сделать.

Вопрос какой именно электролит не праздный, так как известны случаи что в кислотный аккумулятор доливали щелочной электролит и наоборот. Последствия, как вы сами понимаете, могут серьезно повлиять на ваше здоровье. И если вы не совсем уверены какой именно электролит, то предлагаю несколько простых тестов:

1) Кислотный электролит дает с универсальной индикаторной бумажкой красный цвет. Если у вас нет индикаторов, то можно капнуть электролитом на мел, известку, просто на землю (обычно в земле присутствуют вещества, реагирующие с серной кислотой с выделением пузырьков газа).

2) Щелочной электролит не реагирует с вышеперечисленными веществами, дает с универсальной индикаторной бумажкой синий или фиолетовый цвет. В конце концов, щелочной электролит мыльный на ощупь и долго не смывается с рук.

3) После того, как вы все таки определили какой именно тип электролита, необходимо определить его плотность. Для этого вам понадобится ареометр.

4) Если это кислотный аккумулятор, то плотность электролита должна составлять 1,25-1,27 г/см3. Причем плотность должна замеряться при температуре 20 оС. Если же температура электролита отличается от 20 оС, то необходимо вносить поправку (таблица 1).

Таблица 1

Температурная поправка к показаниям ареометра

Температура электролитаПоправка, г/см3 для приведения к температуре раствора
15 оС20 оС30 оС
+60 0,031 0,024 0,021
+45 0,021 0,014 0,01
+30 0,01 0,004 0
+25 0,007 0 -0,004
+15 0 -0,007 -0,01
0 -0,01 -0,017 -0,021
-15 -0,021 -0,028 -0,031
-25 -0,028 -0,035 -0,038
-30 -0,031 -0,039 -0,042
-45 -0,04 -0,049 -0,052

При приготовлении кислотного электролита необходимо использовать только дистиллированную воду и серную кислоту, не содержащую железа.

При приготовлении кислотного электролита нужно обязательно вливать кислоту в воду тонкой струей!

Необходимо учесть, что при растворении серной кислоты выделяется теплота, которая при резком вливании всей кислоты, может вызвать либо плавление пластиковой посуды, либо разрушение стекла.

Еще один важный момент - при смешении серной кислоты с водой происходит взаимное растворение, так что полученный объем электролита будет всегда меньше суммы объемов смешиваемых жидкостей. Поэтому приводим таблицу 2, в котором представлены соотношения объемов воды и серной кислоты для приготовления 1 литра электролита.

Таблица 2

Отношение серной кислоты и дистиллята для приготовления 1 литра электролита различной плотности

Плотность электролита г/см3Количество серной кислоты плотностью 1,83 г/см3Количество воды дистиллированной
1,21 0,204 0,836
1,22 0,215 0,826
1,23 0,227 0,814
1,24 0,237 0,808
1,25 0,248 0,798
1,255 0,253 0,793
1,27 0,268 0,78
1,28 0,28 0,768
1,29 0,291 0,758
1,3 0,302 0,748
1,31 0,313 0,738
1,34 0,347 0,704

Как вы видите, довольно сложно выдержать необходимые соотношения, поэтому, после приготовления электролита, обязательно необходимо проконтролировать получившийся электролит по плотности ареометром. А затем, после первой зарядки аккумулятора, опять замерить плотность - получившееся значение не должно превышать данные в таблице 3. Если значение превышает, то плотность электролита нужно понизить разбавлением дистиллированной водой. Если значение ниже, то плотность электролита недостаточная или аккумулятор еще не полностью зарядился.

Таблица 3

Рекомендуемая плотность кислотного электролита для различных климатических условий

Климатический районСреднемесячная температура в январеВремя годаПлотность электролита г/см3, приведенная к 20 оС
заливаемогов конце первого заряда
Северный -40 круглый год 1,27 1,29
Центральный -30 круглый год 1,25 1,27
Южный -5 круглый год 1,23 1,25

Для щелочных аккумуляторов применяется два вида электролитов: калиевый и натриевый.

Основная плотность щелочных электролитов лежит в пределах 1,19-1,21г/см3, но состав несколько различается. Так натриевый электролит готовят из гидроокиси натрия и дистиллированной воды, а вот калиевый электролит дополнительно содержит 1% раствор гидроокиси лития, который значительно повышает характеристики электролита.

Соотношение компонентов для приготовления щелочных электролитов, как натриевого, так и калиевого, приведены в таблице 4. Добавление гидроокиси лития не влияет на плотность, поэтому ее можно добавлять уже после приготовления калиевого электролита необходимой плотности.

Таблица 4

Плотность в г/см3Концентрация NaOHКонцентрация KOH
% масс.г/л% масс.г/л
1,18 16,44 194 19,4 228
1,19 17,34 206,4 20,4 242
1,20 18,25 219,0 21,4 256
1,21 19,16 231,8 22,4 271
1,22 20,07 244,8 23,4 285
1,38 35,01 483,2 38,6 532
1,39 36,00 500 39,5 549
1,4 37,00 519 40,4 565
1,41 37,99 535,6 41,3 582

Раньше в продаже встречался калиевый и натриевый электролиты плотностью около 1,4 г/см3, но они в основном использовались для приготовления электролитов плотностью 1,19-1,21, путем разбавления. Да, гидроокиси лития такой калиевый электролит не содержит.

Хочется еще раз напомнить о технике безопасности при обращении с щелочными электролитами. Гидроокиси натрия, калия, лития являются едкими веществами и вызывают долгозаживающие ожоги, к тому же очень болезненные. И особенно берегите глаза! У щелочей скверная привычка даже в малой концентрации разъедать ткани, так что при попадании в глаза щелочи почти 100% вероятность лишиться зрения! Поэтому без защитных очков лучше электролитами не заниматься!

Взято с сайта schoolchemistry.by.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *