Многих пользователей интернета интересует, какая кислота в аккумуляторе автомобиля используется и каковы ее свойства? Вопрос на самом деле очень интересный, потому что ответ связан с особенностями химического процесса, который непрерывно протекает в батарее. Рассмотрим строение и особенности химических реакций, также обсудим, как на них можно повлиять, чтобы улучшить эффективность работы АКБ.
Использование кислоты и ее типы
Независимо от типа источника питания, в аккумуляторе в любом случае используется серная кислота. Притом, она там находится не в виде концентрата, а в растворе, то есть в разбавленном состоянии. Концентрация серной кислоты по отношению к воде составляет 1:2,5. То есть, 35% от всего объема занимает кислота и 65% - дистиллированная вода. Именно такой состав используется во всех распространенных батареях для автомобиля.
Все автомобильные аккумуляторы можно разделить на 2 типа по виду электролита: кислотные и щелочные. К первым относится абсолютное большинство, и они также существуют нескольких видов:
- свинцово-сурьмянистые классические;
- кальций-сурьмянистые или кальций-кальциевые;
- AGM с абсорбером в виде стекловолоконного наполнителя;
- гелевые Gel.
В батареях AGM содержится та же серная кислота, только ей пропитан специальный волокнистый наполнитель. Это дает возможность обеспечивать надежный контакт с пластинами в любом пространственном положении. Данное свойство сделало возможным их применение в речном транспорте, который подвержен качке. В гелевых электролит связан и не растекается, за счет чего пластины всегда контактируют с диэлектриком. Состав электролита и концентрация остаются прежними. В нем содержится 35% серной кислоты H2SO4, что является наиболее оптимальным соотношением для нормальной работы источника постоянного тока в любых условиях.
Область применения серной кислоты
Серная кислота является универсальным химикатом, используемым во множестве отраслей. Но основное ее предназначение — травление металла. Существуют технологии выполнения таким способом на стальных изделиях рисунков и нанесения фирменных знаков. Существенная ее доля применяется в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов в разбавленном с дистиллированной водой виде.
В аккумуляторной промышленности для производства электролитической жидкости используется несколько сортов серной кислоты:
- Нитрозная. Ее концентрация составляет не более 75%, плотность не превышает 1,67г/см3. Название связано с технологией производства в башнях нитрозным методом.
- Контактная. Ее концентрация составляет 92,5-98%, плотность вещества выше нитрозной и составляет 1,837 г/см3.
- Аккумуляторная. Ее концентрация составляет 92-94 %, плотность вещества — 1,835 г в см куб. Это специальная кислота для производства АКБ, но разбавляется в разной концентрации и, как правило, в 2 этапа. Сразу в большей, для хранения между производственными операциями, а затем в нормированной ГОСТами.
Химические реакции в автомобильном аккумуляторе
Выбирая электролит в автомобильный аккумулятор, следует понимать, какие химические реакции в нем протекают. Это даст общее понятие о количестве активного вещества, которое нужно добавить в жидкость.
Аккумулятор состоит из парных пластин, которые погружены в водный раствор серной кислоты. Пластины заполнены диоксидом свинца, представляющим собой пористый материал, зафиксированный в решетках. Электроды изготовлены не из чистого свинца, а из сплава. Добавляемым компонентом может быть сурьма или кальций в зависимости от типа батареи.
В состоянии покоя электроны сконцентрированы возле положительного вывода и там наблюдается их избыток. На отрицательном электроде их недостаточно. Когда замыкается цепь, они начинают перемещаться по пути наименьшего сопротивления от плюса к минусу. Внутри происходит реакция разложения серной кислоты и соединение ее продуктов со свинцом с образованием воды и сульфата свинца. Он представляет собой белый налет на пластинах, который частично осыпается на дно банок. На отрицательном электроде также наблюдается реакция соединения свинца и сульфида с образованием сульфата.
В процессе зарядки происходит гидролиз и электрохимическая реакция восстановления серной кислоты, металлического свинца и диоксида свинца до исходного состояния. Электроны вновь концентрируются вблизи положительного вывода.
Особенности восстановления электродов
К особенностям работы свинцово-кислотной батареи относится то, что электроды восстанавливаются не полностью. Всегда какие-то микрочастицы оседают на дно емкости, где накапливаются, а толщина контактного элемента уменьшается. В результате этого процесса неизбежно:
- уменьшается плотность электролита в аккумуляторе;
- сокращается величина отдаваемого максимального тока из-за разрушения электродов и обсыпания активной пасты;
- увеличивается время зарядки, так как раствор засоряется и интенсивность зарядки сильно падает;
- уменьшается внутреннее сопротивление из-за увеличения проводимости диэлектрика.
В процессе заряда/разряда постоянно меняется плотность жидкости в аккумуляторе. В новых необслуживаемых моделях гибридного типа имеется специальный индикатор. По сути, встроенный ареометр, по которому можно проконтролировать состояние зарядки или разрядки, а также уровень электролита.
В нормальном состоянии, при температуре окружающей среды 25 градусов, плотность составляет 1,23-1,28 г/см3. По мере разрядки она снижается до 1,19 г/см3. Если разрядка батареи продолжится, то к плотности 1,15 на пластинах будет сформирован толстый слой сульфата свинца.
Если аккумулятора\ авто оказался в глубоком разряде впервые или второй раз, количество сульфата не блокирует работу источника тока. Его еще можно восстановить, применив комбинированный метод. Сначала на выводы подается обратное напряжение, а затем прямое с малым током. Электрический стресс должен способствовать стряхиванию частиц сульфата в раствор, где они должны вступить в реакцию восстановления металлического свинца и диоксида свинца.
Зависимость плотности батареи от температуры
Напомним, что емкость в аккумуляторе сильно зависит от температуры. В таблице представлены данные исследований.
|
Плотность, г/см3
|
Напряжение без нагрузки, В
|
Напряжение с нагрузкой (100А), В
|
Состояние заряда, %
|
Температура, оС
|
|
1,11
|
11,7
|
8,4
|
0
|
-7
|
|
1,15
|
11,94
|
9
|
25
|
-13
|
|
1,21
|
12,3
|
9,9
|
62,5
|
-32
|
|
1,27
|
12,66
|
10,8
|
100
|
-60
|
Сразу после снятия батареи с зарядного устройства на его вводах регистрируется напряжение до 15 В, но даже без нагрузки в течение нескольких минут оно опускается до номинального 12,6В. Даже за такое короткое время на пластинах уже начинает образовываться слой сульфата свинца. Именно по этой причине крайне нежелательно регулярно заряжать АКБ от внешнего устройства без активного контроля. Это, как ни странно, после его отключения способно быстро привести к состоянию разряда из-за сформированного слоя сульфата. Следует применять заводские приборы, способные контролировать процесс и отключать зарядку при достижении заданной емкости и величины тока.
Обслуживание аккумулятора
Каждый аккумулятор нуждается в проведении регулярной диагностики его электрических и физических параметров. Пользователи старых кислотных батарей с этим процессом хорошо знакомы. В еще более ранних моделях доливать воду требовалось еще чаще, из-за несовершенства технологии производства. Современные модели, даже самые дешевые, нуждаются в этом крайне редко. Необходимость выполнить доливку может возникать только на 4-5 году эксплуатации для продления работы батареи не более, чем на 1 год.
Причины доливки электролита:
- Длительный срок службы батареи, так как в процессе работы жидкость постепенно испаряется, точнее, испаряется в ней вода, так как кислота не способна на это из-за отсутствия в ней летучего водорода.
- Закипание из-за нарушения режима зарядки аккумулятора. Перезарядка и длительное воздействие большим током приводит именно к таким результатам.
- Течь электролита из поврежденного корпуса. Утечку нужно быстро обнаружить и устранить, потому что электролит очень опасен для кожи любой органики в целом. Даже при попадании серной кислоты на руки, их срочно нужно тщательно вымыть, пока не образовался серьезный ожог. Выполнять доливку и измерения данного химиката нужно в защитной экипировке.
Проверка уровня электролита
Если на корпусе нет индикатора состояния заряда батареи, но это обслуживаемая модель источника тока, то проверить уровень электролита можно через пробку. Для этого установите батарею на горизонтальную поверхность и открутите пробки со всех 6-ти банок. Затем возьмите прозрачную трубку, а если такой нет, то можно воспользоваться корпусом от старой шариковой ручки. Важно, чтобы пластмасса была наполовину прозрачной, и через нее можно было определить фактический уровень вещества. Итак, вы нашли трубку. Опустите ее в каждую банку по очереди и упретесь в пластины. Зажмите отверстие сверху и поднимите трубку. Уровень электролита в ней должен составлять 10-12 мм. Это важно, так как именно при таком значении обеспечивается оптимальная эффективность работы источника питания и обеспечено его сбалансированное химическое количество.
Если уровень меньше, что очевидно, так как в нутрии протекает необратимый химический процесс, связанный с постоянным убавлением электролита, то его нужно добавлять. Для этого приобретите дистиллированную воду и долейте в каждую банку ровно столько, сколько необходимо.
Измерение плотности электролита
Чтобы объективно оценить состояние аккумулятора, необходимо также измерить его плотность. Это важная процедура, которая может сказать, стоит ли что-то делать с батареей или ее лучше утилизировать и заменить на новую. Процесс заключается в применении ареометра. Это специальный прибор, с помощью которого определяется химическое количество активного вещества.
Ареометр представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится ртуть. Также есть модели с дробью, они показывают значение не хуже ртутных устройств. На верхней части прибора расположена шкала. На нее нанесен ограниченный диапазон измерений в пределах от 1,1 до 1,3 г на см куб. Устройство находится внутри стеклянной колбы, на верхушке которой располагается груша. Для определения плотности электролита необходимо выполнить следующие действия:
- Опустить нижнюю часть колбы в банку и надавить на грушу.
- Затем нужно отпустить грушу, тем самым, набрав электролита.
- Далее нужно вынуть прибор и определить по шкале значение.
Существуют модели ареометров, в которых вместо шкалы используются надписи: «Полный заряд», «Половина» и «Разряжен». Суть из-за смены градуировки не меняется, и принцип измерения плотности остается прежним.
В случае заниженного значения плотности, нужно произвести ее поднятие. В данном случае добавление воды нецелесообразно. Если вы до этого момента уже долили воду, то электролит придется слить и разбавить концентрированной серной кислотой. Некоторые советуют использовать соляную кислоту, но это неправильно. Эффективнее серная, но она очень опасна для здоровья и слизистой оболочки, вызывает серьезные ожоги.
Для поднятия плотности необходимо:
- Из каждой банки откачать половину объема старого электролита.
- Восполнить его новым химикатом с плотностью не менее 1,275 г/см3.
- Для эффективного перемешивания жидкости в банках проще подключить небольшую нагрузку к выводам батареи, например, лампочку и подождать некоторое время. Химическая реакция начнется и электролит перемешается.
- Нужно еще раз измерить плотность тем же способом. В случае ее недостатка, химикат нужно долить еще.
- Повторяйте процедуры, пока плотность жидкости не поднимется до нормального уровня.
Как вы видите, восстановить работу АКБ своими силами можно в домашних условиях при наличии ареометра. Он стоит недорого, также его можно попросить у аккумуляторщиков. Электролит можно купить в готовом виде, поэтому самостоятельно ничего разводить не нужно.
