Какая кислота в аккумуляторе автомобиля: состав электролита
Какая кислота в аккумуляторе автомобиля? Вопрос к химикам
Несколько раз мне задавали этот вопрос в письмах на блог, интересуются многие начинающие водители, которые только постигают вопросы вождения. Многие слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но не представляют, как они работают и зачем в принципе внутри кислота. Другие знают, что она там есть, но вот какая именно не представляют! Третьи вообще считают, что внутри только дистиллированная вода и никакой кислоты там нет! Сегодня я все же решил ответить на все эти вопросы. Будет интересно, так что читайте дальше …
ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ
Сразу хочется ответить на такой вопрос – кислота все же в автомобильном аккумуляторе есть, причем залита одна из самых мощных, а именно – «серная» кислота, если вспомнить формулу из химии H2SO4. Так все разговоры, что залита одна лишь вода, мягко сказать неосновательны. Ведь поэтому и получается название кислотно-свинцовые батареи.
Что такое электролит, его функции
Электролит в аккумуляторе автомобиля — это особая жидкость, обеспечивающая необходимое накопление энергии. От состава и качества такого проводника во многом зависит производительность и срок службы баратеи. Этот показатель измеряется циклами зарядка-разрядка и может отличаться для различных типов аккумулятора. Непосредственно в самом электролите происходит сохранение энергии после подзарядки. Большинство современных аккумуляторов работают с использованием электролитных растворов.
Работы по проверке электролита в батареи
Данную операцию нужно осуществлять хотя бы дважды в год: с началом наступления холодов и при установлении летней теплой погоды. Именно смена температуры должна стать определяющей в начале проведения проверки.
Проведение работ осуществляется при наличии такого вспомогательного набора:
- ареометр – прибор, с помощью которого осуществляется проверка плотности жидкостей (его легко найти практически в любом автомагазине);
- стеклянная трубка с внутренним диаметром 5-7 мм (в некоторых случаях ее заменит чистый лист бумаги).
Приготовление электролита для аккумуляторов начинается с проверки текущего состояния жидкости во всех банках. Для этого можно применить простой алгоритм:
- в обслуживаемых аккумуляторах выкручивают пробку из тестируемой банки;
- неглубоко погружаем рабочую часть ареометра в емкость с электролитом;
- при помощи резиновой груши на ареометре втягиваем небольшой объем жидкости так, чтобы поплавок перешел в поднятое состояние и плавал, не касаясь стенок сосуда;
- на линии соприкосновения электролита и стержня будут реальные данные плотности;
- записываем результат на листе бумаги.
Процедуру измерения проводим для каждой емкости отдельно.
Нужно знать, что значения плотности во всех банках должны быть максимально близкими между собой и обязаны различаться друг от друга более чем на 0,2-0,3 г/см 3 .
Недостаток плотности можно компенсировать более высоким уровнем заряда. Это обеспечит больший показатель плотности, а соответственно более низкую температуру замерзания жидкости.
Кроме плотности водитель во время эксплуатации автомобиля обязан поддерживать достаточный уровень жидкости в АКБ. Опускать его ниже, чем 10-15 мм над верхним уровнем пластин не рекомендуется.
Уровень жидкости в АКБ
Замеры уровня легко проводить с помощью стеклянной трубки на ровно установленном по горизонтали аккумуляторе. Для этого опускаем ее в выбранную банку так, чтобы нижний конец ее касался верхней части пластин. После этого закрываем плотно открытый конец трубки пальцем, для того чтобы не происходила утечка жидкости из полости трубочки. Замеряем получившийся уровень с помощью любой линейки.
При выявлении недостаточного количества жидкости необходимо в несколько заходов долить дистиллят в проблемную банку. Во время процедуры будет проходить небольшое выделение тепла либо вскипание.
Нужно знать, что ни в коем случае нельзя проводить долив в АКБ электролита для доведения жидкости до необходимого уровня. Этим действием можно испортить батарею.
Проверка электролита с помощью стеклянной трубки
Проверку уровня при отсутствии стеклянной трубки допускается проводить с помощью чистого бумажного листа, свернутого в небольшую трубу. Процедура будет такой же, однако следует учесть, что в этом случае намокание будет показывать немного больший уровень электролита за счет погрешности измерения.
Контроль плотности
Без наличия в аккумуляторе электролита не будет выполняться его основная функция, так как вещество является активатором заряда и разряда. В емкости устройства жидкости должно быть много, и, соответственно, вес аккумулятора не маленький. Примерное соотношение конструкции представляет до 20 % веса жидкости, до 25 % пластика и свинцовая составляющая достигает до 80 % веса. Плюсовые пластины состоят из диоксида свинца, минусовые монолитные пластины — чистый свинец. Пластины служат для сборки пакетов, способствующих накоплению заряда.
Следует отметить, что АКБ различается по моделям, и, в частности, модель 55 А/ч относится к одной из самых легких, какую можно встретить в легковых автомобилях достаточно часто. Ее вес не превышает 16 кг. Есть более компактные модели с незначительным весом, как, например, 40 А/ч и другие варианты.
Нейтрализация электролита
Если аккумулятор вышел полностью из строя, его требуется утилизировать грамотно. Но также в случае течи электролита из батареи необходимо узнать, чем нейтрализовать ее.
Бывают ситуации, когда при поломке аккумулятора может быть залита отдельная часть в месте его нахождения. Для этого необходимо вытащить батарею и провести очистку. Нейтрализация этого вещества из аккумулятора, как правило, проводится при помощи специального оборудования и применения технологий. Это важно с экономической и экологической точек зрения. Если проводить неорганизованную нейтрализацию, можно нанести значительный вред окружающей среде.
В настоящее время имеются два варианта нейтрализующего вещества с кислотами промышленным способом. Первый предусматривает устранение фильтрующим методом сброса кислоты в стоки, с пропусканием через магнезит, известняк и другие материалы, а второй способ – регенерация кислоты специальной обработкой с последующим получением товарного продукта. Но на практике многие водители рекомендуют в случае пролива опасного вещества использовать щелочный раствор, который делается из пищевой соды и воды.
При регулярной проверке аккумулятора, в том числе контроле за плотностью и уровнем электролита, можно избежать многих проблем и продлить срок эксплуатации батареи, не допустить механических разрушений. Всегда требуется внимательно относиться к устройствам при эксплуатации, особенно в зимнее время, когда при низких температурах и сниженной плотности электролита может произойти его замерзание или разрушение пластин.
Электролит и его характеристики
Параметры растворов определяют потери энергии и даже условия эксплуатации машин, то есть рабочую температуру. Нормативно характеристики регулируются стандартом ГОСТ 667-73. В большей степени физико-химические свойства зависят от пропорций содержащихся компонентов. Плотность раствора определяется соотношением кислоты и воды. Именно она является самым важным свойством электролитов для аккумуляторов. Эта величина должна укладываться в пределы от 1,07 до 1,3 г/мл. Изменение концентрации кислоты поднимает или снижает порог замерзания. От неё же зависит электрическая проводимость, которая обратно пропорциональна сопротивлению АКБ. Обледенение ведёт к повреждению и полному разрыву банок в автомобильных аккумуляторах. При низких температурах плотность рабочей смеси рекомендуется повышать до 1,31 г/см³. С точки зрения электропроводности, это не самый лучший показатель. Но уменьшение может вызвать замерзание жидкости. Оптимальная величина с минимальным сопротивлением соответствует комнатной температуре и составляет 1,23 г/см³. Какую кислотность выбирать для идеального баланса между потерями энергии и соответствия конкретным климатическим условиям описано в таблице.
Температура и рекомендуемая плотность
| Среднемесячная температура, 0С | Время года | Плотность электролита, г/см³ |
| от -50 до -30 | зима | 1,28 |
| от -50 до -30 | лето | 1,24 |
| от -30 до -15 | круглый год | 1,27 |
| от -15 до -8 | круглый год | 1,24 |
| от -8 до +4 | круглый год | 1,20 |
| от -15 до +4 | круглый год | 1,22 |
Таблица 1. Зависимость плотности электролита от температуры зимой и летом.
Как заменить электролит правильно?
Снижение плотности кислоты — распространённый дефект АКБ, образующийся в ходе эксплуатации машины. Основными причинами этого становятся сульфатация пластин, старение или проблемы с зарядкой (перезаряд/недозаряд).
Рассмотрим процесс сульфатации подробнее. Он возникает из-за недостаточности заряда АКБ — внутри аккумуляторных решёток репродуцируется свинцовый оксид и зарождается окислительный процесс. Возросший процент сульфата свинца приводит к уменьшению плотности серной кислоты, являющейся основой электролита. Специальным прибором под названием «ареометр» надо измерить плотность, после чего увеличить её до идеального показателя.
Вот как заменить электролит в аккумуляторе автомобиля, чтобы избежать банальных ошибок:
- плотность надо измерять на полностью заряжённом аккумуляторе;
- количество жидкости в банках должно быть не меньше 20-30%;
- нельзя доливать электролит сразу после замеров на автомобиле.
Игнорирование этих правил грозит продолжением процесса сульфатации и разрушением батареи.
Отдельно хотелось бы заострить внимание на следующих пунктах:
- Если плотность электролита находится в нормальных пределах (1.27-1.29), кислота просто доливается по уровню.
- В случае чересчур низких значений плотности выполняются несколько полезных циклов, направленных на улучшение заряда. Батарея несколько раз подряд разряжается и заряжается. Затем доливается свежий электролит, обеспечивается требуемый уровень жидкости в банках.
- При чрезмерно высокой плотности вещества в АКБ добавляют чистую воду. Обычно жидкости добавляется столько, чтобы она закрыла пластинки банок на 5-7 мм. Вода должна быть дистиллированной, иначе может произойти реакция гидратации.
Чересчур высокий уровень электролита недопустим! В банках должно оставаться свободного пространства на 2 см.
О необходимости срочной замены кислоты в аккумуляторе целиком можно судить по следующим признакам:
Если батарея по неосторожности была оставлена на сильном морозе долгое время, это тоже повод для проведения замены.
Зачем в аккумуляторе электролит?
Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO2) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.
Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO4 и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO4) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.
В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.
Состав электролита
Химический состав раствора прост – 35% серной кислоты + 65% воды. Такое соотношение обусловлено как необходимостью сохранить работоспособность батареи при низких температурах (до -65 С). А также избежать чрезмерной коррозии пластин – серная кислота очень агрессивна.
Разумеется, вода должна быть дистиллированной, а кислота соответствовать по чистоте ГОСТ 667-73, устанавливающему минимальные нормы содержания примесей.
При обслуживании аккумуляторов состав аккумуляторной кислоты оценивается по плотности, измеряемой ареометром. При температуре воздуха +20 С её значение должно быть 1,28 г/см3.
Но для автомобилистов необходимость самостоятельно изготавливать электролит для батареи практически отпадает. В автомагазинах продаётся как готовый раствор (плотностью 1,28 г/см3), так и корректирующий (1,4 г/см3). Также можно купить и дистиллированную воду – при необходимости её доливки.
Контроль за состоянием электролита
В первую очередь, на что должен обращать внимание владелец при уходе за батареей – это уровень электролита. Пластины должны быть полностью погружены в раствор. Расстояние от поверхности жидкости до верхнего края пластин – около 10-15 мм.
Знать, сколько жидкости должно быть в аккумуляторе, нужно лишь в тех случаях, когда вы собираетесь её поменять целиком. Объём электролита зависит от ёмкости АКБ, примерные его значения приведены в таблице:
Но замена электролита потребует слива отработанного раствора. Для чего потребуется сверлить корпус батареи и затем восстанавливать его целостность. Опрокидыванием выливать ни в коем случае нельзя. Шлаком, скопившемся на дне, можно спровоцировать замыкание пластин и окончательный выход АКБ из строя.
Поэтому уход за батареей, который имеет практическую значимость, сводится к возобновлению уровня электролита и контролю его плотности.
Общая информация
Аккумуляторная батарея получила такое название потому, что она состоит из нескольких ячеек, которые располагаются одна за другой в ряд. Такое устройство является последовательным соединением электрических элементов в цепи, что позволяет увеличить выходное напряжение. Каждая ячейка батареи представляет собой закрытый сосуд, в котором расположены два электрода, погруженные в специальную жидкость — электролит, представляющий собой смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Он выступает в качестве среды, обеспечивающей ионный обмен между электродами.
Положительные электроды — пластины, которые состоят из пентоксида свинца, а отрицательные электроды — пластины из активного свинца. Они объединяются и группируются с помощью контактных прослоек горизонтального и вертикального типа. Такая структура обеспечивает равномерное распределение электрического тока. Объединение положительных и отрицательных свинцовых пластин называется элементом. Как правило, отрицательные пластины имеют большую толщину.
Каждый элемент батареи отделяется тонкой прослойкой из пластика. Эта прослойка предотвращает возникновение короткого замыкания между рядом находящимися плюсом и минусом соседних элементов.
Между электродами и электролитом происходят электрохимические реакции, в результате которых поглощаются или выделяются электроны. Такие реакции создают разницу напряжений между электродами элемента.
На внешнюю часть корпуса аккумулятора выводятся две клеммы, с помощью которых он подсоединяется к электрической цепи. Эти клеммы расположены на верху корпуса, однако в некоторых батареях они делаются сбоку. В последнем случае возникает множество проблем, связанных с их расположением, в частности, боковые клеммы облегчают скопление паров электролита внутри батареи, что приводит к быстрому выходу из строя его рабочих элементов.
Клемма аккумулятора является либо положительной, либо отрицательной. Положительная клемма имеет больший размер, поэтому выполнить правильную установку батареи не составит никакого труда даже новичку. Если подсоединить неправильно аккумулятор, то есть перепутать плюс и минус, тогда можно повредить всю электрическую цепь.
Происходящие электрохимические реакции приводят к медленному износу активных элементов батареи, в частности, отрицательные электроды окисляются и становятся толще, а положительные электроды восстанавливаются и утончаются. По этой причине при покупке аккумулятора для автомобиля всегда следует обращать внимание на гарантийный срок службы устройства.
Аккумулятор может работать в ограниченном температурном диапазоне и плохо переносит низкие температуры, поэтому уход за ним состоит в периодических проверках напряжения на его клеммах и его механической целостности. Важно следить за наличием в батареи электролита для кислотных аккумуляторов и составом его.
Как заливать и доливать кислоту?
Электролит заливается при помощи трубки до 15 мм над пластинками батареи. Затем оставляем аккумулятор на 2 часа для остывания и заряжаем током в 10 раз меньшим от объема АКБ.
Ключевые характеристики надо проверять пару раз в году с помощью особого прибора и не пропускать проверки.
При смешивании дистводы с кислотой, важно добавлять именно кислоту в воду, так как в обратном случае есть вероятность активации бурной реакции вещества с тепловыделением, доведением её до состояния кипения.
Внимательно соблюдайте все вышеперечисленные рекомендации и АКБ будет служить очень долгое время!
Сдать старый АКБ за деньги вы сможете в нашей фирме, тарифы на приём акумуляторов на этой странице.
