Какие реакции протекают в аккумуляторе

В свинцово-кислотных аккумуляторах вся работа основывается на химических процессах. Интенсивность химической реакции зависит от конструкции и типа АКБ. Раньше в батареях использовали чистый свинец, поэтому элементы батареи были очень мягкими и служили недолго. Чтобы повысить прочность и срок службы аккумулятора, свинец стали легировать сурьмой. Такие батареи используются и сегодня. Содержание сурьмы в сплаве не превышает 6%, но эффективность работы аккумулятора и прочность решетках значительно увеличились. В более современных аккумуляторах сурьму заменили кальцием. Оба варианта аккумуляторов можно найти сегодня на рынке.

Окисление сплава свинца и сурьмы происходит только под воздействием электролита. Он является катализатором, который дает старт и поддерживает реакцию, но также может являться угрозой для целостности батареи, если соотношение серной кислоты и воды в растворе не соблюдается. Именно от этого соотношения зависит эффективность аккумулятора и срок его службы.

Кроме минусовых свинцовых решеток с добавлением сурьмы или кальция, которые погружаются в растворе кислоты с водой, в аккумуляторах есть положительные пластины, на них находится активная масса из оксида свинца. В одной АКБ шесть элементов по 2 вольта, в сумме дающие напряжение 12 вольт. В каждом из этих элементов есть положительные и отрицательные пластины.

Чтобы исключить короткое замыкание в батарее, элементы отделены друг от друга. Контактная пара работает через раствор, который обеспечивает движение заряженных частиц от одного электрода к другому. При разряде в аккумуляторе образуются вода и сульфат свинца, а в процессе зарядки состояние батареи возвращается к исходному.  

Почему электролит теряет плотность? 

Плотность электролита в аккумуляторной батарее не постоянная. Она зависит от заряда батареи. Чтобы определить плотность, рассчитывают количество чистого вещества в 1 кубическом сантиметре раствора. По мере эксплуатации аккумулятора серная кислота может превращаться в воду и обратно. Обратная реакция может уступать прямой по интенсивности. Часть сульфата свинца оседает на решетках, этот процесс называется сульфатацией пластин. В результате со временем содержание серной кислоты в аккумуляторной батарее снижается. Изменение плотности электролита – это нормальный результат работы аккумулятора, который неизбежен во время работы батареи. Но в этом процессе могут возникнуть нарушения, из-за чего плотность снижается быстрее установленного.

Чтобы плотность раствора в батарее менялась медленнее, можно только уменьшить интенсивность разряда батареи. Но эксплуатировать машину при этом будет сложно, поэтому остается только правильно использовать аккумулятор и вовремя его подзаряжать.

Важно отметить, что в исправной аккумуляторной батарее при разряде и заряде плотность меняется незначительно. К примеру, если фары проработают всю ночь, плотность электролита упадет с 1,4 граммов на кубический сантиметр до 1,1 граммов. После восстановления заряда плотность вернется к нормальным показателям.

Сколько будет работать аккумулятор

Первые годы эксплуатации проблем с плотностью электролита в аккумуляторе не возникает. После зарядки он каждый раз восстанавливается практически до исходного состояния. Но со временем батарея изнашивается, и плотность может упасть даже в полностью заряженном состоянии.

Часть сульфата свинца остается в виде осадка, который уже не вступает в химическую реакцию для восстановления электролита. Раствор засоряется осадком и содержание серной кислоты в нем падает. Обычно такое состояние наступает только после четырех-пяти лет использования аккумулятора. Но если батарею регулярно недозаряжают или неправильно эксплуатируют, то плотность может упасть и раньше. Чтобы точно определить, нужно ли ее восстанавливать, нужно сначала определить плотность раствора.

Как измерить плотность электролита в аккумуляторе?

Чтобы узнать, сколько серной кислоты нужно добавить для восстановления рабочих параметров, необходимо измерить плотность раствора. Для этого потребуются:

• Ареометр.

• Мерная емкость.

• Груша для забора жидкости.

• Серная кислота или готовый электролит.

Сначала раствор набирают при помощи груши, присоединенной к стеклянной трубки. Внутри трубки устанавливают ареометр таким образом, чтобы он не касался стенок. По шкале ареометра определяют плотность электролита. Если показатель в заряженном аккумуляторе ниже 1,4 граммов на кубический сантиметр, плотность нужно повышать. Сделать это можно при помощи корректирующего электролита. После этого аккумулятор заряжают 30 минут, оставляют на 2 часа без эксплуатации и повторяют измерение.

Как восстанавливается плотность?

Увеличить плотность электролита в аккумуляторе можно тремя способами:

• Полностью поменять электролит.

• Добавить в раствор серной кислоты.

• Использовать специальный корректирующий электролит.

Важно принимать во внимание, что испаряется их аккумулятора только вода. Потому если уровень электролита слишком низкий, доливать нужно только воду. Кислоту добавляют, если снижается плотность раствора. Доля кислоты определяется в зависимости от того, сколько ее не хватает. Так, при плотности 1,1 граммов на кубический сантиметр не хватает 0,3 грамма. Поэтому в недостающем количестве воды разбавляют до 30% кислоты и заливают в батарею.