Электролит для аккумуляторов обеспечивает нормальную работу аккумуляторных батарей. В наиболее распространенных свинцово-кислотных аккумуляторах в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты, в щелочных аккумуляторах в качестве электролита используется водный раствор едкого калия. Контроль за состоянием электролита и его плотностью обеспечивает долгий срок службы аккумуляторной батареи.
Содержание
Состав электролита для аккумуляторов
В наиболее распространенных свинцово-кислотных аккумуляторных батареях в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты.
В щелочных аккумуляторных батареях в качестве электролита используется водный раствор едкого калия.
В большинстве современных автомобилей используются свинцово-кислотные аккумуляторы.
Серная кислота представляет собой прозрачную жидкость маслянистой концентрации с плотностью 1,83 г/см3. Химическая формула серной кислоты H2SO4. Серная кислота хорошо растворяется в воде с выделением теплоты. Электролит для аккумулятора готовится с использованием дистиллированной воды, то есть воды подвергшейся глубоко очистке. Использовать для приготовления электролита речную, водопроводную или техническую воду не допускается.
Во время разряда аккумулятора металлический свинец (Pb) и диоксид свинца (PbO2) вступают в реакцию с серной кислотой (H2SO4), молекула серной кислоты разделяется на отрицательные ионы (SO4) и положительные ионы (H), в результате этой реакции образуются сульфат свинца (PbSO4) и вода (H2O). При этой реакции на анодных пластинах аккумулятора выделяются избыточные электроны, а на катодных пластинах наблюдается недостаток электронов, поэтому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток.
Во время заряда аккумулятора происходит обратная химическая реакция: под действием электрического тока из сульфата свинца образуются чистый свинец (Pb), диоксид свинца (PbO2) и серная кислота (H2SO4).
В ходе этих химических реакций количество серной кислоты и воды в электролите постоянно меняется, что приводит к изменению плотности и объема электролита. При разряде аккумулятора концентрация серной кислоты снижается, концентрация воды увеличивается, плотность электролита снижается, объем электролита растет. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс: концентрация серной кислоты увеличивается, концентрация воды снижается, плотность электролита увеличивается, объем электролита уменьшается.
Вода содержащаяся в электролите может в незначительных количествах испаряться при длительной эксплуатации аккумулятора, серная кислота остается в аккумуляторе и не испаряется, а просто переходит в другое состояние (сульфат свинца). Для восстановления кислоты из сульфата свинца нужна зарядка аккумулятора.
Плотность электролита
Электролит изготавливается смешением концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды. Плотность электролита указывает на процент серной кислоты в растворе. Плотность электролита измеряют в граммах на кубический сантиметр (г/см3).
Плотность электролита автомобильных аккумуляторных батарей находится в диапазоне от 1,23 до 1,28 г/см3, что примерно соответствует 35% серной кислоты и 65% воды в растворе электролита. Электролит такой плотности имеет максимальную электропроводность. Чем больше концентрация серной кислоты в растворе, тем выше плотность электролита.
Плотность электролита в значительной мере зависит от его температуры и степени заряженности аккумулятора.
Снижение уровня электролита в аккумуляторе происходит из-за выкипания воды и электрохимического разложения воды на водород и кислород при перезаряде аккумулятора. При снижении уровня электролита следует восстановить уровень электролита в аккумуляторе доливом дистиллированной воды.
Плотность электролита в зависимости от климатических условий
Требуемая плотность электролита аккумулятора зависит от климатических условий региона, в котором эксплуатируется автомобиль.
Выделяют пят климатических зон в зависимости от средней температуры января: Крайний Север (от -50 до -30), Северная зона (от -30 до -15), Центральная зона (от -15 до -4), Южная зона (от -4 до +4) и Тропическая зона (от +4 до +6).
Чем суровее климатическая зона, тем большую плотность должен иметь электролит заливаемый в аккумулятор.
| Климатическая зона (со средней температурой в январе, °C) | Плотность электролита при 25 °C | |
|---|---|---|
| Заливаемого | В полностью заряженном аккумуляторе | |
| Крайний Север (от -50 до -30) | 1,27 | 1,29 |
| Северная зона (от -30 до -15) | 1,26 | 1,28 |
| Центральная зона (от -15 до -4) | 1,24 | 1,26 |
| Южная зона (от -4 до +4) | 1,22 | 1,24 |
| Тропическая зона (от +4 до +6) | 1,2 | 1,22 |
Чем выше плотность электролита, тем более устойчив аккумулятор к замерзанию, поэтому в холодное время года в холодных климатических поясах используются аккумуляторы с более высокой плотностью электролита.
Зависимость плотности электролита от температуры
Плотность электролита сильно зависит от его температуры. При снижении температуры плотность электролита падает, при повышении температуры плотность электролита тоже растет. Плотность электролита измеряют при температуре +25 °C, при другой температуре электролита требуется вносить температурную поправку.
| Температура электролита, °C | Поправка к показаниям ареометра, г/куб. см |
|---|---|
| -55 … -41 | -0,05 |
| -40 … -26 | -0,04 |
| -25 … -11 | -0,03 |
| -10 … +4 | -0,02 |
| +5 … +19 | -0,01 |
| +20 … +30 | 0 |
| +31 … +45 | +0,01 |
| +46 … +60 | +0,02 |
С увеличением температуры на 1 градус его плотность увеличивается на 0.0007 г/см3. Например: электролит температурой +25°C с плотностью 1,28 г/куб. см при охлаждении до -15°C будет иметь плотность 1,25 г/куб. см, а при нагреве до температуры +50°C его плотность повысится до 1,3 г/куб. см.
Плотность электролита в зависимости от степени заряда аккумулятора
Плотность электролита сильно зависит от степени заряженности аккумуляторной батареи. Плотность заряженного на 100% электролита обычно составляет около 1,28 г/см3, плотность электролита разряженного на 50% аккумулятора снижается до 1,20 г/см3, плотность электролита полностью разряженного аккумулятора падает до 1,10 г/см3.
Безопасное обращение с электролитами
Электролиты для аккумуляторов являются химическими агрессивными кислотами и щелочами, обращаться с ними следует с соблюдением соответствующих мер безопасности.
При контакте с коже электролиты могут оставить сильнейшие химические ожоги, поэтому при работе с ними следует использовать средства индивидуальной защиты: латексные перчатки, защитные очки, одежду из материалов устойчивых к воздействию кислот и щелочей.
Пары кислот и щелочей при вдыхании могут вызвать ожоги верхних дыхательных путей, работать с ними следует в хорошо проветриваемых помещениях.
Перед началом работы с электролитами следует приготовить средства для нейтрализации агрессивных жидкостей (борный раствор, нашатырный спирт, содовый раствор).
Сколько электролита в аккумуляторе
Объем электролита в аккумуляторной батарее зависит от его напряжения и электрической емкости. Аккумуляторы напряжением 12 Вольт емкостью 55-60 А/час имеют объем 2,5-3 литра, аккумуляторы напряжением 12 Вольт емкостью 75-90 А/час имеют объем 3,5-5 литров, аккумуляторы напряжением 24 Вольта емкостью 100 А/час могут иметь объем больше 10 литров. При покупке и приготовлении электролита следует брать электролит с некоторым запасом.
Приготовление электролита для кислотно-свинцовых аккумуляторов
В настоящее время можно приобрести готовый электролит необходимой плотности, избавив себя от необходимости приготовления приготовления правильного по характеристикам электролита из серной кислоты и дистиллированной воды. Электролит для кислотно-свинцовых аккумуляторов продается в емкостях объемом от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.
В случае если вам в силу необходимости приходится приготавливать электролит самому, следуйте следующим рекомендациям:
- Для приготовления электролита нельзя применять металлические и стеклянные емкости, металлические емкости вступают в химическую реакцию с кислотой, а стеклянные могут лопнуть пи нагреве. Лучше всего использовать для приготовления электролита фаянсовую, эбонитовую или посуду из специального кислотоустойчивого пластика.
- Заниматься приготовлением электролита следует в хорошо вентилируемом помещении, температура в котором должна быть около 25° С.
- Перед приготовлением следует определиться с объемом приготовляемого электролита и с его плотностью.
- В традиционных свинцово-кислотных АКБ используют электролит, смешанный в такой пропорции, чтобы его плотность составляла от 1.18 до 1.24 г/см3. Поскольку плотность воды около 1, а серной кислоты – 1.83 г/см3, проще всего готовить раствор поэтапно, особенно если отсутствует ареометр. Сначала жидкости смешивают в одинаковой пропорции, получая раствор емкостью около 1.4 г/см3, на втором этапе его уже разводят до нужной консистенции при температуре порядка 20 градусов выше нуля.
- Следует налить в приготовленную емкость необходимое количество дистиллированной воды, затем тонкой струей медленно вливать серную кислоту, одновременно помешивая раствор стеклянной палочкой.
- После окончания процесса смешивания кислоты с водой, следует измерить плотность получившегося электролита и оставить его на 12 часов.
- Спустя 12 часов необходимо повторно измерить плотность электролита и при необходимости скорректировать ее добавлением кислоты или дистиллированной воды.
- Готовый электролит заливается в банки аккумуляторной батареи, еще раз измеряется плотность и при необходимости производится ее корректировка.
- Аккумулятор ставится на зарядку.
Некоторые аккумуляторы продаются без электролита в сухозаряженном состоянии. Перед началом эксплуатации сухозаряженные аккумуляторы заполняют электролитом и дожидаются достижения необходимой плотности, предварительную зарядку таких аккумуляторов проводить не нужно.
Процесс приготовления электролита на щелочной основе
Для приготовления щелочного электролита следуйте следующим рекомендациям:
- Щелочной электролит может продаваться в виде готового раствора или в гранулах.
- Для приготовления щелочного электролита гранулы засыпают в дистиллированную воду и перемешивают раствор стеклянной палочкой до полного растворения щелочи.
- Плотность щелочного электролита тем больше, чем при более низкой температуре эксплуатируется аккумулятор. При температурах до -20° С используют щелочной электролит с плотностью 1.21 г/см3. При температурах до -40° С используют щелочной электролит с плотностью 1.28 г/см3.
- После смешивания щелочной электролит выдерживают в течение 6-8 часов в емкости с закрытой крышкой для полноценного перемешивания компонентов.
- Для щелочного электролита нежелателен контакт с воздухом, воздух оказывает деградирующее влияние на электролит.
- Некоторая часть щелочи не растворяется и выпадает в осадок, заливать электролит нужно без осадка, чтобы он не стал причиной замыкания пластин аккумулятора и не увеличивал тем самым ток саморазряда.
Замена электролита в аккумуляторе
Замена электролита в аккумуляторе проводится крайне редко, как крайняя мера, в случае замерзания аккумулятора. Перед заменой электролита следует занести замерзший аккумулятор в теплое помещение, дождаться оттаивания, затем поставить на зарядку малым током (1 Ампер) на 2 суток, если в процессе зарядки плотность электролита будет растет, аккумулятор можно нормально зарядить и эксплуатировать. Если же плотность не повышается, можно попробовать полностью заменить электролит.
Для полной замены электролита выполните следующие действия:
- Слейте старый электролит из всех банок аккумулятора
- Промойте банки аккумуляторной батареи дистиллированной водой
- Залейте новый электролит до нормального уровня
- Оставьте аккумулятор в покое на 2-3 часа
- Зарядите аккумулятор малым током (0,5-1 Ампер) в течение 2 суток
- Зарядку аккумулятора следует остановить если плотность электролита и напряжение на клеммах аккумулятора не растут в течение 2 последних часов
Если в результате замерзания аккумулятора произошла деформация или разрушение пластин аккумулятора, замена электролита не поможет, такой аккумулятор подлежит замене.
Оставить комментарий