Каждому автомобилисту хорошо знакома проблема износа ресурса аккумуляторной батареи. Её приходится периодически заряжать, доливать специальную жидкость либо же вовсе приобретать новую.
Ресурс во многом зависит от того, в каком состоянии находится электролит. Это кислотно-водный раствор, находящийся внутри батареи.
Чтобы осуществлять контроль, требуется знать об особенностях используемой кислоты, её свойствах, характеристиках и понимать, как следует обслуживать АКБ в тех или иных ситуациях.
Зачем используется кислота
В упрощённом виде АКБ можно представить как обычную батарейку. Внутри располагается катод, анод и аккумуляторная жидкость. Она же электролит.
В состав электролита входит кислота и дистиллированная вода, смешанные в определённых пропорциях. Чтобы понять назначение кислоты, необходимо взглянуть на основные процессы, активно протекающие при разряде и заряде АКБ.
Кислота нужна для того, чтобы обеспечить появление тока. Она вступает в реакции с оксидами и металлами, что позволяет создать условия для работы устройства.
Подключая внешнюю нагрузку, реакция жидкости с оксидами и со свинцом запускает необходимые окислительно-восстановительные реакции. Причём они являются противоположными в зависимости от того, заряжается или разряжается батарея. Образование тока происходит за счёт выделения положительных электронов из свинца и приёма оксидов от отрицательной пластины. Передаются заряженные частицы за счёт электролита, залитого в АКБ.
В батарее предусмотрены контакты, на которых протекают различные процессы. А именно:
- расходуется триоксид серы;
- происходит восстановление оксида свинца на катоде;
- выделяется вода;
- появляется окись металла на аноде.
То есть при возникновении реакции кислота замещается водой. Из-за этого плотность электролита снижается. Если идёт заряд, процессы протекают в обратном направлении. Затем ток провоцирует электролиз, при котором вещество распадается на компоненты. Это кислород и водород. Они выделяются в газовом агрегатном состоянии. Потому раствор закипает. Вещества выходят из жидкости и обратно не возвращаются. От этого плотность увеличивается, поскольку оставшаяся в батарее кислота тяжёлая. Чтобы вернуть прежние параметры и восстановить баланс для лучшей работы АКБ, в неё требуется добавить воду.
В АКБ допускается применение только дистиллированной воды. В обычной водопроводной воде содержится большое количество примесей, при контакте с которыми батарея быстро выйдет из строя.
Понятие электролита
В емкости с электролитом (смесь дистиллированной воды и серной кислоты) опущены два электрода. Катод (отрицательно заряженный электрод) изготовлен из свинца. Анод (положительно заряженный электрод) в основном изготовлен из диоксида свинца. Через электролит слабо идет электрический ток, но легко двигаются ионы. Ионы с положительным зарядом направляются к плюсовому электроду, а отрицательно заряженные частицы направляются к отрицательному электроду. На электродах создается разность потенциалов. Такой процесс называется электролитической диссоциацией. После подключения нагрузки между электродами по проводникам идет ток.
При этом, на аноде происходит преобразование четырехвалентного свинца в двухвалентный с выделением двух электронов.
В процессе работы протекают процессы:
- расходуется триоксид серы;
- восстановление оксида свинца на катоде (до металлического);
- в процессе реакции кислота заменяется водой и плотность электролита снижается;
- окисляется металл с образованием оксида свинца на аноде.
Во время зарядки, наоборот, происходит восстановление свинца на аноде. После полного восстановления идет электролиз (разложение воды в электролите) на водород и кислород. Они скапливаются в виде пузырьков на электродах и начинают выделяться в атмосферу. В небольшом непроветриваемом помещении при появлении открытого огня или просто искры возможен взрыв. Другой неприятный побочный эффект электролиза – увеличение концентрации кислоты в электролите. Уровень рабочей жидкости в банке понижается и соответственно емкость батареи (способность накапливать и отдавать энергию в виде электрического тока) снижается.
Емкость АКБ со временем, снижается из-за образования сульфата, который покрывает поверхность электродов не растворяемым слоем и снижает их рабочую площадь.
Применяемый вид кислоты
Одним из самых распространённых вопросов об АКБ является то, какую кислоту используют в аккумуляторе автомобиля.
Здесь есть разные теории и догадки. Одни считают, что в аккумуляторе автомобиля применяется сугубо соляная кислота. Другие, отвечая на вопрос о том, какая там кислота, говорят, что серная.
Нельзя сказать, что вопрос принципиальный для обычного автолюбителя, поскольку в чистом виде иметь дело с кислотой ему вряд ли придётся. Но при этом стоит знать, какая именно кислота находится в аккумуляторе. Это не соляная, а серная.
У серной кислоты есть ещё и другие названия. Это ангидрид или триоксид серы. Но наиболее распространена среди обывателей именно серная кислота.
Если у вас вдруг спросят, какая кислота в действительности заливается в автомобильный аккумулятор, смело и уверенно отвечайте, что серная.
Существуют различные виды АКБ, где могут применяться иные жидкости в качестве электролита. В никель-кидмиевых устройствах это щёлочь. Есть и гелевые аппараты, где электролит имеет достаточно вязкую структуру, хотя по сути внутри находится та же кислота.
Если же говорить о том, какую кислоту на производстве заливают именно в свинцово-кислотный аккумулятор, используемый на автомобилях, то это будет серная.
Концентрация вещества в электролите составляет от 30 до 35%. Всё остальное приходится на дистиллированную воду.
В редких случаях с завода концентрация кислоты превышает 35%. Для решения задач, стоящих перед автомобильными АКБ, даже 30% вполне достаточно.
Зная теперь, какая именно кислота используется в автомобильных аккумуляторах, в какой концентрации и соотношении, можно переходить к ответам на другие вопросы.
Объективно недостаточно знать лишь то, какую кислоту при производстве батарей для автомобиля заливают в аккумулятор и какое альтернативное название она носит. Если вы планируете самостоятельно обслуживать и контролировать состояние АКБ, следует несколько расширить базу своих знаний. В последующем вам предстоит добавлять в АКБ электролит или просто подливать воду. Это вполне обычный процесс для обслуживаемых батарей.
Применение серной кислоты и её сорта
Вообще, в качестве электролита в некоторых видах автомобильных аккумуляторов может использоваться щёлочь. Например, никель-кадмиевый или никель-железный тип АКБ. Есть ещё группа гелевых аккумуляторов AGM и GEL, где электролит находится в связанном состоянии. Но это тот же раствор серной кислоты. Просто он либо переведён в гелеобразное состояние с помощью добавок (GEL), либо им пропитано стекловолокно (AGM). Наиболее распространёнными на сегодняшний день остаются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Поэтому речь пойдёт именно о водном растворе серной кислоты, предназначенном для заливки в АКБ.
Серная кислота нашла широкое применение при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов для автомобилей. Концентрация кислоты в электролите составляет 30-35 процентов (вес.). Остальное дистиллированная вода. Использовать обычную водопроводную воду нельзя, поскольку в ней содержатся соли различных металлов. Их попадание в аккумулятор автомобиля значительно сократит срок его службы.
В бытовой сфере концентрации Н2SO4 в 30 процентов достаточно, но в сфере производства часто используется серная кислота более высокой концентрации. Концентрированную серную кислоту получают в две стадии. На первой стадии концентрация доводится до 70 процентов, а затем увеличивают до 98 процентов. Серная кислота такой концентрации наиболее пригодна для последующего хранения. Возможно, получение концентрации 99 процентов, но в дальнейшем из-за потери SO3 она снижается до 98,3 процента.
Существуют основные сорта серной кислоты, которые перечислены ниже:
- Башенная или нитрозная. Концентрация 75 процентов. Плотность этого сорта составляет 1,67 гр/см3. Название этот сорт получил из-за метода производства в футерованных башнях нитрозным способом. Обжиговый газ с двуокисью серы (SO2) обрабатывается нитрозой (H2SO4 с добавками оксидов азота). В ходе химической реакции получается оксиды азота и кислота. При этом оксиды постоянно циркулируют в производственном цикле;
- Контактная. Концентрация от 92,5 до 98 процентов. Плотность сорта составляет 1,837 гр/см 3 . Этот сорт также производится из обжигового газа, в котором содержится двуокись SO2. В ходе реакции происходит ее окисление до SO3 при контакте с твёрдым катализатором из ванадия;
- Сорт Олеум. Концентрация 104,5 процента. Плотность составляет 1,897 гр/см 3 . Сорт представляет собой раствор SO3 в серной кислоте (H2SO4). Соотношение SO3 — 20 процентов, H2SO4 — 104,5 процента;
- Высокопроцентный олеум. Концентрация 114,6 процента, а плотность 2,002 гр/см 3 ;
- Аккумуляторная. Концентрация от 92 до 94 процента, а плотность 1,835 гр/см 3 .
Концентрация и плотность
Концентрацией называют соотношение кислоты и дистиллированной воды. Чтобы не возникало сложностей с приготовлением раствора, в продаже доступны уже полностью готовые к использованию электролиты.
Но объективно самым важным параметром для АКБ считается плотность электролита.
Нормальным считается показатель в пределах от 1,07 до 1,3 г/см3. Меняя параметры, меняется и порог замерзания.
Плотность также влияет на электропроводимость, являющуюся обратно пропорциональной сопротивлению в автомобильной батарее.
Когда машина эксплуатируется в условиях низких температур, плотность рекомендуется поднять примерно до 1,3 г/см3. Да, с позиции показателей электропроводимости это не лучшее решение. Но если снизить плотность, жидкость может попросту замёрзнуть. А замерзание влечёт за собой разрыв банок и полный выход из строя АКБ.
Оптимальной же плотностью при минимальном сопротивлении считается 1,23г/см3.
В продаже представлены электролиты разной плотности, в зависимости от сезона, для которого они предназначены. Выбирайте те, которые соответствуют текущим погодным условиям.
Применение правильного электролита существенно продлевает срок службы всего аккумулятора.
Какая кислота в аккумуляторе и для чего нужна
Большинство автомобилистов прекрасно знают, какая кислота залита в аккумуляторе. Но находятся и те, кто считают, что внутри аккумулятора ничего кроме дистиллированной воды (или дистиллята) нет. Другие же придерживаются мнения в пользу соляной кислоты, которое также неверно.
В любой автомобильной батарее содержится серная кислота — H2SO4. Если быть точнее, то речь идет о растворе серной кислоты с дистиллированной водой. Такая жидкость имеет общее название – электролит. Так какова роль серной кислоты?
Это основной компонент для работы АКБ. В отсутствие кислоты невозможен процесс заряда и разряда батареи. Это одна из самых активных разновидностей, которая способна вступать во взаимодействие практически с любым металлом, включая их оксиды. К тому же кислота может вступать в реакции обмена, а ее активность зависит от содержания воды.
Контроль состояния
Одной из главных задач, стоящей перед автовладельцем, под капотом машины которого установлена свинцово-кислотная обслуживаемая батарея, является своевременный контроль состояния электролита.
Помимо уровня, необходимо следить и за показателями плотности.
Уровень проверяется довольно просто. Для этого потребуется взять стеклянную трубочку или корпус от прозрачной ручки. Далее выполняются такие операции:
- откручиваются пробки на всех банках АКБ;
- трубочка погружается в батарею до уровня пластин;
- верхний конец трубочки зажимается плотно пальцем;
- измерительный прибор поднимается.
Принято считать, что оптимальный уровень должен составлять в пределах от 10 до 15 миллиметров.
Если проверка показала меньшее значение, тогда необходимо долить электролит. Заливать выше оптимального уровня также не рекомендуется.
Срок службы
Теперь вы знаете, какую кислоту при производстве и дальнейшем обслуживании добавляют в автомобильный аккумулятор.
Ведётся много споров касательно того, какой эксплуатационный период у раствора. На самом деле срока годности он не имеет. Период службы определяется эффективностью выполняемых функций. Пока электролит справляется со своими задачами, он считается пригодным к использованию.
Срок службы вещества зависит от:
- плотности используемого электролита;
- температуры, в которой эксплуатируется батарея;
- уровня заряда АКБ.
Если поддерживать эти параметры в оптимальных значениях, тогда и кислота будет служить достаточно долго.
Проходящие химические реакции
Свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение по причине их простой конструкции. Накопление заряда и его отдача происходит за счет электрохимических процессов, которые могут протекать только при условии наличия электролита. К особенностям подобных источников питания можно отнести следующие моменты:
- Конструкция представлена сочетанием положительных и отрицательных пластин, которые погружены в водный раствор соляной кислоты.
- Пластины имеют проводящие ток решетки. При их изготовлении применяется свинец, в который добавляются различные легирующие элементы. Тип применяемых добавок зависит от типа аккумулятора.
- Решетка положительных электродов покрывается диоксидом свинца, отрицательные пластины черным порошком.
- Во многом электрические характеристики аккумуляторов зависят от плотности используемого применяемого электролита.
Для защиты конструкции от воздействия внешних факторов проводится создание герметичного корпуса, который имеет отверстие для отвода газов. Электролит может менять свою плотность в зависимости от степени зарядки аккумулятора.
Для машин применяется батарея, в которой применяется кислота с плотностью 1,835 гр/см3. При добавлении дистиллированной воды плотность становится 1,3 гр/см3. Сильная разрядка источника питания приводит к падению плотности по причине уменьшения количества кислоты.
Рекомендуем: Каким должен быть пусковой ток аккумулятора автомобиля
Повышение плотности электролита
Если текущая плотность используемой кислоты в аккумуляторе автомобиля очень высокая, тогда достаточно добавить в банки воды, и показатели будут оптимизированы.
Но в обратном направлении этот приём не работает. Добавляя воду, увеличить кислотность точно не получится.
Плотность вещества в АКБ регулируется уровнем заряда АКБ.
Объяснить это просто. По завершению окислительно-восстановительных реакций вода может распадаться и теряться. Из-за этого концентрация кислоты будет увеличиваться. Используя зарядные устройства, можно компенсировать недостаточную плотность. Если этот метод не помогает, тогда в батарею требуется залить электролит корректирующего типа.
На практике концентрация обычно повышается путём полной замены электролита либо же за счёт добавления разбавленной кислоты.
Используя метод разбавления, нужно выполнить такие операции, причём для каждой банки аккумуляторной батареи:
- С помощью шприца или медицинской груши постепенно откачать максимально возможное количество жидкости.
- Добавить в банку половину её объёма разбавленную концентрированную кислоту с плотностью около 1,26-1,28 г/см3.
- Подать нагрузку на выводы с минимальной мощностью, что позволит тщательно перемешать компоненты.
Замеряя плотность, не забывайте проверять уровень. Если после проведённых манипуляций никаких изменений не наблюдается, тогда добавляется ещё часть электролита. Постепенно контролируя параметры аккумулятора, создаются оптимальные значения концентрации.
Как правильно заливать и доливать раствор
Особой потребности отдельно приобретать серную кислоту и дистиллированную воду не обязательно. Последняя находится в свободной продаже, в то время как кислоты заполучить намного сложнее.
Поэтому для автомобилистов просто продают уже готовые растворы электролита. Их смешивают в соответствующих пропорциях, и получают составы для разных ситуаций и времени года. К примеру, для получения электролита плотностью 1,29 г/см3, на 1 литр дистиллята добавляется 360 мл. кислоты. То есть здесь соотношение составляет 1 к 3.
Техника безопасности гласит, что добавлять при смешивании можно только кислоту в воду. Добавлять воду в кислоту запрещается, поскольку есть высокая вероятность возникновения реакции, при которой будет выделяться тепло и брызги.
Это потенциально очень опасно для человека. Поэтому запомните, что только в воду добавляется кислота, а не наоборот.
Сам же процесс заливки и доливки выглядит следующим образом:
- Заливать или доливать электролит рекомендуется с помощью полиэтиленовой или стеклянной трубки.
- Уровень вещества в аккумуляторе автомобиля должен находиться в пределах от 10 до 15 мм над пластинами из свинца.
- Добавив необходимое количество раствора, аккумулятор стоит оставить в покое примерно на 2 часа. Но бывает так, что за это время плотность успевает упасть.
- Затем аккумулятор следует зарядить током. Его значение должно быть в 10 раз меньше, чем ёмкость батареи.
- Зарядка на низком токе продолжается в течение 4 часов.
С целью профилактики и поддержания оптимального состояния, проверка плотности проводится с интервалом в 2-3 месяца. Минимум 3-4 раза в год этот показатель нужно обязательно проверять. Сделать это можно с помощью ареометра.
Как увеличить плотность?
Если плотность составляет менее 1,27 г / см3, вам необходимо увеличить концентрацию серной кислоты. Для этого есть два варианта: либо купить готовый электролит, либо сделать свой собственный электролит.
