Узнаём какая кислота в аккумуляторе

Составляющий компонент строения АКБ

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

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

Устройство

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов (положительных и отрицательных) и разделительных изоляторов (сепараторов), которые погружены в электролит . Электроды представляют собой свинцовые решётки. У положительных активным веществом является перекись свинца (PbO 2), у отрицательных активным веществом является губчатый свинец .

На самом деле электроды выполнены не из чистого свинца, а из сплава с добавлением сурьмы в количестве 1-2 % для повышения прочности и примесей. Иногда в качестве легирующего компонента используются соли кальция, в обеих пластинах, или только в положительных. Применение солей кальция вносит не только положительные но и много отрицательных моментов в эксплуатацию свинцового аккумулятора, например, у такого аккумулятора при глубоких разрядах существенно и необратимо снижается емкость.

Электроды погружены в электролит, состоящий из разбавленной дистиллированной водой серной кислоты (H 2 SO 4). Наибольшая проводимость этого раствора наблюдается при комнатной температуре (что означает наименьшее внутреннее сопротивление и наименьшие внутренние потери) и при его плотности 1,23 г/см³

Однако на практике, часто в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29 −1,31 г/см³.

Существуют экспериментальные разработки аккумуляторов где свинцовые решетки заменяют вспененным карбоном , покрытым тонкой свинцовой пленкой. Используя меньшее количество свинца и распределив его по большой площади, батарею удалось сделать не только компактной и легкой, но и значительно более эффективной — помимо большего КПД, она заряжается значительно быстрее традиционных аккумуляторов.

В результате каждой реакции образуется нерастворимое вещество — сернокислый свинец PbSO 4 , осаждающийся на пластинах, который образует диэлектрический слой между токоотводами и активной массой. Это один из факторов, влияющий на срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Основными процессами износа свинцово-кислотных аккумуляторов являются:

Хотя батарею, вышедшую из строя по причине физического разрушения пластин, самому починить нельзя, некоторые источники описывают химические растворы и прочие способы способные «десульфатировать» пластины. Простой но вредный для жизни аккумулятора способ предполагает использование раствора сульфата магния . Раствор заливается в секции после чего батарею разряжают и заряжают несколько раз. Сульфат свинца и прочие остатки химической реакции осыпаются при этом на дно батареи, что может привести к замыканию секции поэтому обработанные секции желательно промыть и заполнить новым электролитом номинальной плотности. Это позволяет несколько продлить срок использования устройства. Если батарея имеет одну или несколько секций которые не работают (то есть не дают 2.17 вольта — например если корпус имеет трещины) возможно соединить две (или больше) батареи последовательно: к плюсовому контакту первой батареи подключаем плюсовой провод потребителя, к минусовому контакту второй батареи — минусовой провод потребителя, а две оставшихся контакта батареи соединяются кабелем. Такая батарея имеет суммарное напряжение работающих секций и поэтому количество работающих секций должно быть не более шести — то есть необходимо слить электролит из излишних секций. Такой вариант подходит для транспортных средств с большим моторным отсеком.

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Работа свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора основывается на электрохимических процессах, которые протекают с участием электролита. Аккумулятор автомобиля состоит из положительных и отрицательных пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты. Положительные и отрицательные пластины имеют токоотводящие решётки из свинца с различными добавками в зависимости от типа аккумулятора. На решётках положительных электродов нанесён красновато-коричневый диоксид свинца (PbO2). На отрицательных электродах — сероватый порошок свинца (Pb). Электрические характеристики аккумулятора напрямую зависят от плотности электролита. Для понимания назначения электролита нужно рассмотреть основные процессы, происходящие в аккумуляторе автомобиля.

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

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

На отрицательном электроде (катоде) протекает такой процесс:

Pb + SO42− − 2e− ->PbSO4

При заряде АКБ эти реакции протекают в обратном направлении. Электролит в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе имеет разную плотность в зависимости от степени заряженности АКБ. Как уже говорилось выше, концентрированная кислота аккумуляторного сорта имеет плотность 1,835 гр/см3. Плотность электролита на заряженном аккумуляторе лежит в диапазоне 1,127─1,300 гр/см3. При разрядке аккумулятора автомобиля в результате электрохимической реакции из электролита расходуется серная кислота и его плотность падает. Пока через батарею проходит ток разряда кислота рядом с электродами расходуется в результате вышеописанной реакции. Идёт диффузия H2SO4 из объёма к электродам. Таким образом, поддерживается напряжение на выводах аккумулятора. В начале разрядки процесс диффузии кислоты в электроды. Это объясняется тем, что в активной массе электродов поры ещё не забиты сульфатом. По мере того, как на них образуется слой сульфата и забивает поры, процесс диффузии притормаживается. В теории процесс разряда может идти до того момента, пока электролит не превратится в воду. Но на практике разряд идёт до тех пор, пока плотность не опуститься до значения 1,15 гр/см3. К моменту падения плотности до 1,15 гр/см3 выделяется столько сульфата свинца, что его хватило для закупоривания активной массы пластин. По плотности электролита можно судить о степени заряженности АКБ. Для этого можно использовать таблицу, представленную ниже.

Полностью заряженный элемент АКБ автомобиля выдаёт напряжение 2,5─2,7 вольт без нагрузки на выводах. При подключении нагрузки напряжение проседает до 2,1 вольта за несколько минут. За это время успевает сформироваться слой PbSO4 на поверхности отрицательных электродов. То есть, напряжение одного элемента на подключённой к автомобилю АКБ составляет примерно 2,15 вольта. Если разряжать аккумулятор автомобиля небольшим током (10 процентов от номинальной ёмкости), то через час разрядки напряжение элемента снижается до 2 вольт. Это происходит из-за того, что в этом момент быстро формируется большое количество PbSO4, который забивает поры активной массы. В результате растёт внутреннее сопротивление элементов АКБ и падает концентрация электролита. Через некоторое время процесс разрядки выходит на прямую (см. график).

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

Восстанавливаем плотность электролита

Восстановление плотности электролита

1. Аккумулятор состоит из нескольких банок, в каждой из них залит электролит, поэтому проверять уровень плотности нужно в каждой банке отдельно. Эталонная плотность в банках – понятие растяжимое, оно зависит помимо всего, еще и от климата. Для юга этот показатель ниже, чем для северных районов, а диапазон таков – 1.25-1.29. Между банками не должно быть большой разницы, допустимо 0.1. Поэтому если после замера вы получили значение от 1.18 до 1.20, то самым оптимальным вариантом будет поднять уровень плотность до среднего 1.27.
2. После замера берем спринцовку и с ее помощью выкачиваем раствор из каждой банки по отдельность. Извлечь нужно как можно больше старого электролита, а также необходимо замерять полученное количество.
3. Теперь на основании полученных результатов нужно столько же залить свежего электролита.
4. Закройте банки и хорошенько прокачайте аккумулятор, чтобы старый и новый электролит размешались.
5. Теперь снова замеряйте плотность раствора электролита, необходимое значение вы уже знаете, если при замере плотность еще не достигла нужного значения, добавляйте электролит, примерно половину остатка. В общем, вам нужно добавлять до тех пор, пока не получится нужное значение.
6. В конце всего добавьте дистиллированную воду.

Если плотность ниже 1.18

Бывает так, что плотность совсем упала и здесь простым оживлением с помощью электролита нечем не поможешь. В этом случае используется аккумуляторная кислота, она плотнее электролита. Все действия абсолютно те же, что и с электролитом. Так же, как и в предыдущем случае, после добавления нужно смешать и замерить плотность. Кислоту нужно добавлять до тех пор, пока уровень плотности не придет в норму.

Как поднять минимальную плотность?

Если после замера вы видите мизерную плотность, которую даже нет смысла поднимать, то нужно полностью слить весь электролит. Сперва откачайте то, что сможете с помощью спринцовки, после этого закройте пробки аккумуляторных банок. После этого аккуратно поместите аккумулятор на любой бок и просверлите в каждом дне банки небольшие отверстия, достаточно сверла 3.0 мм. Затем поставьте аккумулятор так, чтобы с него смог слиться оставшийся электролит. Теперь можно открыть крышки банок и хорошенько пролить аккумулятор дистиллированной водой. После проведенных действий просверленные отверстия нужно запаять пластмассой устойчивой к кислоте, можно использовать кусочки от пробок других аккумуляторов.

Сейчас вы можете заливать полностью новый электролит, рекомендуется сделать его самостоятельно, чтобы он был немного большей плотностью, чем эталонная. Как минус этого процесса с полной заменой нужно отметить то, что срок эксплуатации аккумулятора снижается. Ну а с другой стороны, если бы вы этого не сделали, то эта батарея и вовсе не работала бы, так что вы ничего не теряете.

https://youtube.com/watch?v=cKIt2YHrAwk

Какой тип аккумулятора выбрать – AGM, гелевый или с жидким электролитом?

Определяющими факторами при выборе аккумуляторных батарей для вашей системы являются цена, условия, при которых будет работать батарея (температура, условия обслуживания, наличие специального помещения и т.п.), а также ожидаемый срок службы аккумуляторной батареи. Применение автомобильных стартерных батарей в системах электроснабжения может быть оправдано только в низко-бюджетных системах, которые будут под пристальным контролем обслуживающего персонала (необходимо следить за уровнем и плотностью электролита, регулярно проводить выравнивающий заряд АБ, и т.п.). Необходимо также помнить, что для эксплуатации такого типа батарей необходимо отдельное, хорошо вентилируемое помещение.

В связи с этим, в системах на базе возобновляемых источников энергии, а также в системах бесперебойного питания, целесообразно использовать, хотя и более дорогие, герметичные, необслуживаемые АБ. Солнечная батарея, термоэлектрический генератор и небольшой мощности ветроэлектрическая установка вырабатывают сравнительно небольшой ток, поэтому заряд АБ длится много часов и в этом случае подходят даже самые дешевые из необслуживаемых АБ.

Такие АБ имеют большую, по сравнению со стартерными батареями, толщину пластин электродов, поэтому срок их службы в режиме длительного разряда намного превышает срок работы стартерных батарей.

Сравнение AGM, OPzV и OPzS аккумуляторов*

Порядок действий при замене электролита в аккумуляторе

Замена электролита может дать долгосрочный положительный эффект только в случае с обслуживаемым аккумулятором. В необслуживаемых АКБ замену электролита проводить не рекомендуется, так как нет доступа к раствору. Слить кислоту можно через высверленные своими руками отверстия в дне такой АКБ, но это рискованно так как:

• АКБ переворачивать нельзя и сверлить отверстия придётся в горизонтально расположенной батарее, что может привести к повреждению дна и попаданию кислоты на дрель и на руки человека.
• Высверленные отверстия сложно загерметизировать, следовательно, высока вероятность того, что серая кислота будет вытекать из аккумулятора.

Поэтому, прежде чем производить замену кислоты в необслуживаемом аккумуляторе надо реально оценить последствия такой процедуры.

Для обслуживаемых АКБ, советы, как поменять электролит в аккумуляторе автомобиля, следующие:

1. Подготовить аккумулятор и слить электролит.
2. Промыть банки.
3. Правильно поменять кислоту и зарядить аккумулятор.
4. Проверить батарею.

Для того чтобы заменить электролит самостоятельно, рассмотрим эти этапы подробно.

Подготовка АКБ и слив электролита

Для замены электролита понадобятся:

• средства индивидуальной защиты (резиновые перчатки и желательно очки);
• резиновая груша для скачивания жидкости;
• ёмкость, лучше стеклянная, в которую будет сливаться отработанная кислота;
• новый раствор и дистиллированная вода;
• воронка для залива жидкости;
• ареометр для измерения плотности.

Слив электролита в автомобильном аккумуляторе следует выполнять при комнатной температуре в такой последовательности:

1. Отсоединить АКБ от клемм, удалить загрязнения и расположить на горизонтальной поверхности.
2. Окрутить пробки на банках батареи, проверить состояние и уровень раствора, а также заряд батареи.
3. С помощью резиновой груши или шприца, понемногу наклоняя батарею, удалить раствор из банок. Жидкость сливать в подготовленную стеклянную емкость. Слив можно считать завершенным, когда угол наклона АКБ будет составлять 450.

При сливе кислоты следует выполнять правила техники безопасности: избегать ее попадания на руки и на слизистые, в случае попадания кислоту обильно смыть водой. Отработанный электролит нельзя сливать в канализацию, вначале он должен быть нейтрализован.

Промывание аккумуляторной батареи

Промывание батареи — важный этап. Если не удалить остатки отработанного раствора, осадок и налет, то они приведут к быстрой потере свойств нового электролита в аккумуляторе.

Промыть аккумулятор можно так:

1. Используя грушу наполнить все секции водой до соответствующего уровня. Отставить воду в секциях на 10-15 минут.
2. Покачивая батарею взмутить осадок. Батарею нельзя сильно встряхивать.
3. Откачать воду грушей.
4. Залить чистую воду, выдержать 10-15 минут и снова слить.
5. Повторять до тех пор, пока сливаемая вода не будет прозрачной.

При сульфатации пластин (образование кристаллического налета PbSO4) аккумулятор можно дополнительно промыть содовым раствором (0,5 кг соды на 5 л воды). Раствор заливается в банки, в процессе протекания реакции жидкость начнет бурлить. После окончания бурления (через 2-3 часа) раствор сливается с помощью груши. Затем банки надо заполнить солевым раствором (25 грамм соли на 1 л воды). Через час он также сливается. Таким образом, банки подготавливаются к заполнению электролитом.

Заливка электролита и зарядка АКБ

В качестве электролита предпочтительно использовать уже готовый раствор серной кислоты и воды, который можно приобрести в магазине. Он удобный в использовании и имеет необходимую плотность 1,27-1,28 г/см3. Для заливки потребуется 2,5-5 л раствора. Объем используемой жидкости зависит от емкости АКБ. При заполнении банок можно добавить присадку для десульфатации.

Электролит заливается в банки грушей или через воронку, вставленную в заливную горловину. Он должен покрывать пластины на 5 мм. Это объясняется тем, что после замены жидкости, аккумулятор будет заряжаться, и плотность может повыситься. Для ее снижения необходимо будет добавить дистиллированную воду, которая и займет оставленный объем.

После того, как жидкость залита в аккумулятор, его надо покачать для удаления пузырьков воздуха. При необходимости жидкость следует добавить.

Подготовительные работы

Перед обслуживанием батареи следует изучить инструкцию, в которой полностью описано, как правильно доливать электролит в аккумулятор, а также важно прочитать инструкцию о зарядке. Также не стоит пренебрегать техникой безопасности:. Также не стоит пренебрегать техникой безопасности:

Также не стоит пренебрегать техникой безопасности:

Первое, что нужно сделать — это надеть на себя спецодежду, которая включает в себя комплект штанов, куртки, прорезиненых перчаток и защитные очки. Поставить на верстак батарею и очистить её от различной грязи с помощью ветоши

Основное внимание нужно уделить плюсовому и минусовому контакту. Проверить батарею мультиметром

Понятие электролита

В емкости с электролитом (смесь дистиллированной воды и серной кислоты) опущены два электрода. Катод (отрицательно заряженный электрод) изготовлен из свинца. Анод (положительно заряженный электрод) в основном изготовлен из диоксида свинца. Через электролит слабо идет электрический ток, но легко двигаются ионы. Ионы с положительным зарядом направляются к плюсовому электроду, а отрицательно заряженные частицы направляются к отрицательному электроду. На электродах создается разность потенциалов. Такой процесс называется электролитической диссоциацией. После подключения нагрузки между электродами по проводникам идет ток.

При этом, на аноде происходит преобразование четырехвалентного свинца в двухвалентный с выделением двух электронов.

В процессе работы протекают процессы:

• расходуется триоксид серы;
• восстановление оксида свинца на катоде (до металлического);
• в процессе реакции кислота заменяется водой и плотность электролита снижается;
• окисляется металл с образованием оксида свинца на аноде.

Во время зарядки, наоборот, происходит восстановление свинца на аноде. После полного восстановления идет электролиз (разложение воды в электролите) на водород и кислород. Они скапливаются в виде пузырьков на электродах и начинают выделяться в атмосферу. В небольшом непроветриваемом помещении при появлении открытого огня или просто искры возможен взрыв. Другой неприятный побочный эффект электролиза – увеличение концентрации кислоты в электролите. Уровень рабочей жидкости в банке понижается и соответственно емкость батареи (способность накапливать и отдавать энергию в виде электрического тока) снижается.

Емкость АКБ со временем, снижается из-за образования сульфата, который покрывает поверхность электродов не растворяемым слоем и снижает их рабочую площадь.

Приготовление электролита

Для приготовления электролита обязательна подготовка инструмента и средств защиты.

Средства защиты:

• резиновые перчатки;
• фартук и нарукавники устойчивые к агрессивным химическим реактивам;
• защитные очки;
• кальцинированная сода или другая щелочь для нейтрализации.

Инструменты и материалы:

• стеклянная или другая емкость устойчивая к кислоте;
• стеклянный термометр для измерения температуры раствора;
• ареометр или денсиметр для измерения плотности жидкостей;
• палочка для перемешивания жидкости;
• дистиллированная вода;
• серная кислота.

Серная кислота в аккумуляторе выпускается по ГОСТ 2184-77 или ГОСТ 14262-78. Эти стандарты оговаривают концентрацию, количество примесей и другие технические условия. Часто для АКБ продается уже готовый для употребления электролит

Здесь следует обратить внимание на то для каких условий он приготовлен

Для дистиллированной воды используется ГОСТ 6709-72.

Кроме материалов и средств защиты важна последовательность действий при приготовлении:

• определяется плотность серной кислоты;
• в приготовленную емкость заливается нужное количество воды;
• аккуратно, тонкой струйкой, заливаем кислоту в воду;

• аккуратно перемешиваем полученный состав;
• даем ему остынуть и отстояться в течении нескольких часов.

При работе с кислотой следует выполнять все меры безопасности:

• Работы проводим в хорошо проветриваемом помещении.
• В случае пролива обязательно нейтрализуйте ее щелочью.
• Опасайтесь попадания на лицо или одежду.
• Нельзя вдыхать пары – они могут привести к ожогам легких или верхних дыхательных путей.
• Попадание кислоты в глаза может привести к слепоте. В этом случае обязательно промойте глаза большим количеством воды и сразу обратитесь к врачу.