Кислота в аккумуляторе — для чего нужна?

Всем автолюбителям (а тем более профессионалам) известно, что наполнителем в аккумуляторах автомобилей есть кислота. Но немногие знают, благодаря чему в АКБ автомобилей появляется электроэнергия.

Весь секрет — в химических взаимодействиях.

В этой статье подробно описывается принцип действия аккумулятора.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля и для чего нужна?

Общество автомобилистов разделилось на 3 лагеря: одни считают, что внутри исключительно дистиллят, другие — «бог его знает какая кислота», третьи-солянка.

Правильный ответ: да, кислота, серная. Из школьных лет всем знакома формула Н2SO4.

По своим химическим свойствам это одна из сильнейших кислот, имеет резкий характерный запах, хорошо растворима в воде, поэтому широко используются ее растворы различных концентраций, в том числе и в автомобильном аккумуляторе. И называется этот раствор —  электролит.

Роль кислоты в  АКБ автомобиля основная, т.к. без нее он не будет подвержен заряду-разряду. Действие основывается на реакциях с металлами, их оксидами, реакциях обмена.

Корень всему — плюс/минус на пластинах АКБ автомобиля. Одни пластины из чистого свинца с зарядом «+», они являются источниками электронов, отдают их, другие-решетки из оксида свинца с «-», оксиды принимают электроны.

Все это происходит в кислом растворе электролита, проводника электронов — такой себе коридор.

Заряд-разряд аккумулятора автомобиля — это не что иное как окислительно-восстановительная реакция в кислой среде, при которой электроны «ходят от свинца к его оксиду в гости» (зарядка) и наоборот (разряд). Емкость аккумулятора — это количество «походов».

Состав электролита и как правильно сделать?

Серную кислоту в различных концентрациях часто используют в промышленности для получения электроэнергии.

В аккумуляторах автомобиля пользуются соотношением кислоты к дистилляту 30/70 %, что обеспечивает наибольшую эффективность взаимодействия с металлическими пластинами.

Качественная концентрированная серная кислота имеет плотность ρ=1,83 г/см³, разбавляя дистиллятом, понижают ρ до 1,23-1,27 г/см³.

Если соблюсти все меры предосторожности при работе с кислотой и пропорции, то аккумуляторный электролит можно сделать самому.

Необходимо вооружиться

• пластиковыми очками
• резиновыми перчатками
• респиратором и одеждой, которую не жалко испортить дырками от паров серной кислоты.

Например, нужно приготовить 5 л электролита для аккумулятора автомобиля. Для этого берем пластиковую емкость необходимого объема (подойдет обычное ведро на 7-10 литров). Налить 3,5 л дистиллированной воды (ее можно купить в автомагазинах) и очень осторожно по стенкам ведра вливать 1,5 л концентрированной кислоты.

Очень важное правило: наливать кислоту в воду, но не наоборот! И обязательно по стенкам ведра, а не в центр, т.к. реакция экзотермическая с большим выделением тепла и могут образоваться опасные брызги.

Затем тщательно перемешать раствор стеклянной палочкой и дать остыть. Плотность электролита комнатной температуры замеряют ареометром.

К чему приведет нарушение рецептуры?

Раньше можно было встретить в продаже электролиты с плотностью 1,4 г/см³, но их перестали выпускать, сейчас встречаются с показателем 1,33 г/см³. Их нужно предварительно разбавить дистиллятом, только потом заливать в аккумулятор автомобиля, т.к. более концентрированный раствор разъест пластины внутри, и АКБ придет в негодность. Это всего лишь дело времени.

Слишком разбавленный электролит будет:

• слабым
• замерзать при низких температурах
• деформировать аккумулятор внутри
• плохо справляться с отложением сульфатов на пластинах аккумулятора автомобиля (что приводит к неспособности накапливать и держать заряд).

Как корректировать плотность жидкости?

Автолюбителям нужно контролировать объем и плотность электролита. Аккумулятор автомобиля при работе нагревается и, соответственно, жидкость поддается гидролизу и испаряется, при этом плотность увеличивается, растет концентрация.

В этом случае нужно долить дистиллята. Если ρ, наоборот, ниже требуемой (1,18-1,20г/см³), тогда доливают кислоту, предварительно сделав промеры ареометром в каждой банке АКБ, добиваясь требуемых значений.

Процедуру нужно делать только на заряженном аккумуляторе, иначе процедура чревата скачком концентрации кислоты с повреждением пластин АКБ автомобиля.

Если плотность ниже 1,2 г/см³, то целесообразно полностью заменить электролит на новый.

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа.

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Электролиты бывают двух основных видов:

• Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.
• Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств кислотного аккумулятора .

Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение кислотного аккумулятора .

Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств щелочных аккумуляторных жидкостей.

Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение щелочных растворов.

Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Корректирующий электролит повышенной плотности

Состав корректирующего раствора.

Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств корректирующего электролита.

Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение корректирующего электролита.

Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя.

Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

Добавление воды в аккумуляторный электролит

При нормальных условиях количество серной кислоты в аккумуляторе не меняется, она просто переходит из одного химического состояния в другое и либо присутствует в виде водного раствора, либо абсорбируется свинцом.

Такого нельзя сказать о воде, так как ее количество безвозвратно уменьшается при каждой химической реакции. Именно поэтому необходимо заливать воду в раствор электролита. Количество воды уменьшается не только в результате электролиза, но и в очень жаркую погоду. В машине, которая долгое время стоит на солнце, происходит естественный процесс испарения. Поэтому в жаркие месяцы добавлять воду в аккумулятор нужно чаще.

Как мы выяснили, из двух компонентов, которые входят в состав электролита, меняется только количество воды, а количество серной кислоты остается неизменным при разных процессах. Однако существуют моменты, когда нужен залив именно серной кислоты.

Если аккумулятор был плохо прикреплен, то в результате ударов во время движения, могла вытечь часть кислоты. Также бывают моменты, когда аккумулятор опрокидывается или роняется, в этом случае необходимо проверить, сколько серной кислоты осталось, используя специальные приспособления — ареометр или рефрактометр. В случае уменьшения количества кислоты в растворе необходима доливка.

Использование водопроводной воды

Заключающим компонентом в статье станет тип воды, используемой для доливки аккумулятор. Итак, какая же вода должна заливаться для заполнения электролита?

Хоть некоторые автовладельцы используют водопроводную воду для заливки, но специалисты крайне не рекомендуют этого делать. Поскольку водопроводная вода в своем составе имеет очень много примесей, таких как магний, фосфор, хлор и многие другие, это может привести к повышенному саморазряду, снижению емкости и пусковых характеристик батареи.

Водопроводная вода может постепенно начать разрушать пластины, так как свинец будет вступать в химическую реакцию с металлами. В конечном итоге все это приведет к замене аккумулятора.

Лучше всего использовать очищенную воду — дистиллированную либо деминерализованную. Дистиллированная вода очищается особым способом, поэтому она точно не станет причиной поломки. Также можно использовать бидистиллят. Он отличается тем, что проходит очистку два раза, по сравнению с дистиллированной водой он стоит дороже.

Продлить срок эксплуатации систем — желание каждого автовладельца. Однако если ваш аккумулятор полностью вышел из строя, мы рекомендуем его заменить на новый, потому что все попытки лишь на время продлят его срок эксплуатации, но в конечном счете все равно приведут к утилизации.

Заправка электролита

Приготовленный раствор следует заливать в аккумулятор через воронку из нейтрального материала.

• Заливаем жидкость поочередно в секции АКБ.
• Делаем одинаковый уровень во всех банках. Уровень должен быть от 1 до 1,5 см выше пластин. 2-3 часа не трогаем аккумулятор. Плотность незначительно может уменьшиться при выстаивании.
• Далее следует зарядить автомобильный АКБ до рабочих параметров. Для правильной зарядки заправленного аккумулятора надо выставить ток, в значении в 10 раз меньше, чем указано на корпусе АКБ. Например, если на корпусе аккумуляторе написано 65 А*ч (ампер умножить на час), то на зарядном устройстве ставим силу тока 6,5 А (Ампер).
• В таком значении надо заряжать в течение 4 часов.
• После зарядки опять замеряем плотность.

Контроль за состоянием электролита в АКБ?

От владельца автомобиля требуется периодически контролировать уровень электролита в аккумуляторе и его плотность. Для контроля уровня электролита можно использовать стеклянную трубочку. Если её под рукой нет, то можно использовать прозрачный пластиковый корпус от старой шариковой ручки.

• Для измерения уровня электролита отворачиваете пробки банок батареи и погружаете трубочку до пластин.
• Затем с верхнего конца плотно зажимаете пальцем и поднимаете. Уровень электролита в трубочке должен составлять 10─12 миллиметров.

В случае нехватки электролита долейте дистиллированной воды до необходимого уровня. Лучше покупайте дистиллированную воду в аптеке. В автомобильных магазинах под видом дистиллированной воды часто продают обычную водопроводную. Выше требуемого уровня воды также заливать не следует. В необслуживаемых автомобильных аккумуляторах (ссылка на материал) доливка дистиллированной воды не требуется. У них сниженный расход воды и они, как правило, имеют крышку с системой рециркуляции электролита.

Внимание! Не допускайте эксплуатации аккумуляторной батареи с уровнем электролита ниже верхней части пластин. Это значительно сокращает срок его службы.

• Вам нужно опустить нижнюю часть в банку и набрать электролита.
• После этого вынимаете и смотрите, на каком значении находится уровень электролита. Сам ареометр будет плавать в электролите наподобие поплавка.

На некоторых моделях ареометров шкала со значениями может быть заменена надписями «Полный заряд», «Половина», «Разряжен».