Какая кислота применяется в аккумуляторах

Многие автомобилисты задаются вопросом о том, какую кислоту используют в аккумуляторах автомобилей и какие свойства она имеет. Этот вопрос действительно очень интересный, потому что ответ связан с особенностями химических процессов, которые происходят внутри батареи. Рассмотрим строение и особенности этих процессов и обсудим возможные способы их оптимизации, чтобы повысить эффективность работы аккумулятора.

Использование кислоты и ее типы

В аккумуляторах для автомобилей используется серная кислота в разбавленном состоянии, где ее концентрация по отношению к воде составляет 1:2,5. Этот состав присутствует во всех распространенных батареях для автомобилей, включая кислотные и щелочные типы. Среди кислотных батарей можно выделить несколько видов: свинцово-сурьмянистые классические, кальций-сурьмянистые или кальций-кальциевые, AGM с абсорбером в виде стекловолоконного наполнителя и гелиевые Gel.

Батареи AGM содержат ту же серную кислоту, что и обычные кислотные батареи, но с особенностью - ей пропитан специальный волокнистый наполнитель, который позволяет обеспечивать надежный контакт с пластинами в любом положении. Это свойство делает их идеальными для использования на речном транспорте, где батареи подвержены качке.

В гелиевых батареях электролит связан и не растекается, что позволяет пластинам всегда контактировать с диэлектриком. Однако, состав электролита и концентрация серной кислоты остаются прежними - 35%. Именно такое соотношение является наиболее оптимальным для нормальной работы аккумулятора в любых условиях.

Область применения серной кислоты

Серная кислота - многофункциональный химикат, находящий применение во многих отраслях промышленности. Однако ее основное применение - травление металла, например, для создания рисунков и нанесения фирменных знаков на стальных изделиях. Кроме того, значительная часть серной кислоты используется в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов в разбавленном виде с дистиллированной водой.

В аккумуляторной промышленности для производства электролитической жидкости используются различные виды серной кислоты. Например, нитрозная кислота, концентрация которой не превышает 75%, а плотность составляет 1,67 г/см³. Это название связано с технологией производства в башнях нитрозным методом.

Также используется контактная кислота с концентрацией 92,5-98% и плотностью 1,837 г/см³, которая обладает более высокой плотностью по сравнению с нитрозной кислотой.

Аккумуляторная кислота, которая специально разработана для производства АКБ, имеет концентрацию 92-94% и плотность 1,835 г/см³. Она разбавляется в различных концентрациях и обычно в два этапа. Сначала добавляется большое количество кислоты для хранения между производственными операциями, а затем разбавленная кислота в нормированной концентрации ГОСТ используется для производства аккумуляторов.

Химические реакции в автомобильном аккумуляторе

Выбирая электролит для автомобильного аккумулятора, необходимо учитывать химические реакции, которые в нем происходят. Это позволяет определить количество активного вещества, необходимого для добавления в жидкость.

Аккумулятор состоит из парных пластин, которые погружены в раствор серной кислоты. Пластины заполнены пористым материалом - диоксидом свинца, который зафиксирован в решетках. Электроды изготовлены из сплава, а не из чистого свинца. Добавляемый компонент зависит от типа батареи и может быть сурьмой или кальцием.

В состоянии покоя электроны сконцентрированы возле положительного вывода, образуя избыток. На отрицательном электроде их недостаточно. Когда цепь замкнута, электроны перемещаются по пути наименьшего сопротивления от плюса к минусу. Внутри происходит реакция разложения серной кислоты и соединения ее продуктов со свинцом с образованием воды и сульфата свинца. Этот белый налет на пластинах частично осыпается на дно банок. На отрицательном электроде происходит 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.

Таким образом, выбор электролита для автомобильного аккумулятора является важным этапом, который требует учета химических реакций, происходящих внутри него. Правильно подобранный электролит обеспечивает оптимальную работу аккумулятора и долговечность его эксплуатации.

Особенности восстановления электродов

Свинцово-кислотная батарея имеет свои особенности работы, в том числе электроды не восстанавливаются полностью, а микрочастицы оседают на дне емкости, что уменьшает толщину контактного элемента. Это приводит к сокращению максимального тока, увеличению времени зарядки и понижению плотности электролита. Однако, в новых моделях гибридного типа есть специальный индикатор, который позволяет контролировать уровень электролита и состояние зарядки.

При нормальной работе батареи, плотность составляет от 1,23 до 1,28 г/см3 при температуре 25 градусов. Однако, при разрядке она снижается до 1,19 г/см3, и при продолжительной разрядке на пластинах формируется толстый слой сульфата свинца, что снижает ее плотность до 1,15 г/см3.

Если батарея оказалась в глубоком разряде, то количество сульфата может быть увеличено, но это не блокирует ее работу. Для восстановления источника тока необходимо применить комбинированный метод, заключающийся в подаче обратного напряжения на выводы, а затем прямого с малым током. Это способствует стряхиванию частиц сульфата в раствор, где они вступают в реакцию восстановления металлического свинца и диоксида свинца.

Зависимость плотности батареи от температуры

Напомним, что емкость аккумулятора сильно зависит от температуры. Сразу после зарядки на вводах аккумулятора регистрируется напряжение до 15 В, однако, даже без нагрузки, оно опускается до номинального 12,6 В в течение нескольких минут. Даже за такое короткое время на пластинах начинает образовываться слой сульфата свинца. Поэтому не рекомендуется регулярно заряжать АКБ от внешнего источника без активного контроля. Оказывается, после отключения зарядного устройства может быстро произойти разряд из-за сформированного слоя сульфата, что крайне нежелательно. Лучше всего применять заводские приборы, которые могут контролировать процесс зарядки и отключать ее при достижении заданной емкости и величины тока.

Обслуживание аккумулятора

Каждый аккумулятор, будь то новый или старый, требует заботы и внимания со стороны его владельца. Регулярная диагностика электрических и физических параметров - важный этап в уходе за аккумулятором. Возможно, пользователи старых моделей кислотных батарей знакомы с этим процессом особенно хорошо. Раньше даже чаще приходилось доливать воду, из-за технологических ограничений производства. Однако, современные модели не нуждаются в этом так часто, даже самые доступные. Проведение процедуры доливки может потребоваться только на 4-5 году эксплуатации, чтобы продлить срок службы батареи.

Давайте разберемся, почему процедура доливки электролита так важна. На протяжении длительного периода эксплуатации аккумулятора жидкость постепенно испаряется. Точнее, испаряется вода, так как кислота не способна на это из-за отсутствия в ней летучего водорода. Если не заменять испарившуюся воду, уровень электролита в батарее уменьшится и это может привести к нежелательным последствиям.

Еще одна причина, по которой может потребоваться доливка электролита - это нарушение режима зарядки аккумулятора. Если перезарядить аккумулятор или длительное время держать его на большом токе, то это может привести к закипанию и, в свою очередь, к испарению электролита.

Наконец, третья причина - это течь электролита из поврежденного корпуса. В этом случае утечку необходимо быстро обнаружить и устранить, так как электролит очень опасен для кожи и других органических веществ. При попадании серной кислоты на кожу необходимо срочно тщательно ее вымыть, пока не образовался серьезный ожог. Измерение и доливка электролита требуют специальной защитной экипировки.

Проверка уровня электролита

Если у вас есть обслуживаемая модель источника тока без индикатора состояния заряда батареи, но вы хотите узнать уровень электролита, не отчаивайтесь! Это можно сделать через пробку. Просто установите батарею на горизонтальную поверхность и открутите пробки со всех 6 банок. Затем найдите прозрачную трубку, если ее нет, можно использовать корпус старой шариковой ручки, главное, чтобы он был наполовину прозрачным, чтобы определить фактический уровень вещества.

Далее, опустите трубку в каждую банку по очереди и упритесь в пластины. Зажмите отверстие сверху и поднимите трубку. Уровень электролита в ней должен быть в диапазоне от 10 до 12 мм. Это важно, так как только при таком значении обеспечивается оптимальная эффективность работы источника питания и сбалансированное химическое количество.

Если уровень электролита меньше, то нужно добавить дистиллированную воду. Просто купите ее и долейте ровно столько, сколько необходимо в каждую банку.

Измерение плотности электролита

Чтобы объективно оценить состояние аккумулятора, нужно измерить его плотность. Это важная процедура, которая поможет определить, стоит ли ремонтировать батарею или заменить ее на новую. Для измерения плотности используется специальный прибор - ареометр. Он выглядит как стеклянная трубка с ртутью внутри и шкалой на верхней части, показывающей значение плотности в диапазоне от 1,1 до 1,3 г на см куб.

Чтобы измерить плотность электролита, нужно опустить ареометр в банку с электролитом и надавить на грушу, чтобы набрать жидкость. Затем нужно вынуть прибор и определить значение плотности по шкале или надписям на приборе. Если значение плотности ниже нормы, не стоит добавлять воду, так как это может только ухудшить ситуацию. Вместо этого следует заменить половину старого электролита на новый химикат с плотностью не менее 1,275 г/см3 и перемешать жидкость, например, подключив к выводам батареи небольшую нагрузку. После этого нужно еще раз измерить плотность и при необходимости повторять процедуру до тех пор, пока значение не достигнет нормального уровня.

Таким образом, восстановить работу аккумулятора своими силами в домашних условиях с помощью ареометра вполне возможно. Прибор стоит недорого и его можно попросить у специалистов. Электролит также можно купить готовым, поэтому нет необходимости самостоятельно разводить химикаты. Важно помнить о безопасности при работе с серной кислотой, поэтому следует использовать защитное снаряжение.