Специфика работы аккумуляторных батарей основана на взаимодействии электролита – смеси серной кислоты и дистиллированной воды с поверхностью металла способного к ионизации. Но только ли серная кислота применима для изготовления электролита или существуют другие виды и возможности? В данной статье будет подробно разобран вопрос о типах аккумуляторных батарей и электролитов для акб.
Что из себя представляет электролит и зачем его использовать
С химической точки зрения электролит представляет собой смесь из кислоты или растворенных солей металлов с дистиллированной водой.
Данный раствор обладает следующими свойствами:
- Плотность должна варьироваться в диапазоне от 1,1 до 1,3 гр/см³. Параметр можно измерить самостоятельно при приготовлении раствора с помощью денсиметра или ареометра.
- Однородность. Жидкость должна быть прозрачной, без замутнений и инородных вкраплений.
Важно! При эксплуатации электролит нуждается в периодическом пополнении дистиллированной водой. Если использовать простую воду, то устройство может прийти в негодность во время эксплуатации.
Раствор солей металлов или кислоты с дистиллированной водой необходим в аккумуляторной батарее для накопления энергии. Жидкость является токопроводящей, и именно от ее качества зависят эксплуатационные характеристики АКБ.
Состав
Электролит для аккумуляторов подразделяется по качественному составу с одним постоянным компонентом – дистиллированной водой. Второй компонент варьируется для щелочных и кислотных аккумуляторов – это щелочной остаток, полученный из растворения металлов или концентрированная серная кислота.
Важно! Также существуют гелиевые аккумуляторы, но они имеют малое распространение из-за дороговизны и трудностей с подзарядкой.
Пропорции дистиллята к щелочи или кислоте зависят от мощности и энергоемкости батареи. Необходимо придерживаться плотности до 1,3 г/см3. В противном случае аккумулятор будет быстро разряжаться и перестанет выполнять свои функции.
Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов
Разные типы АКБ подразделяются не по конструктивным особенностям, а по составу «рабочей» жидкости. В настоящее время максимальное распространение имеют следующие технические разновидности.
Щелочные АКБ
Такое название они получили по составу электролита. За основу применяют едкий калий с химической формулой – КОН и щелочной натрий – NaOH.
Основными преимуществами данных моделей являются:
- Высокая энергоемкость.
- Способность долго переносить полную разрядку.
- Устойчивость к вибрации.
Недостатки:
- «Память» аккумулятора. Со временем значения максимального заряда снижается.
- Более опасны для экологии, если в составе используются соли кадмия.
Кислотные АКБ
Второе их название свинцово-кислотные, так как подзарядка и накопление происходит при взаимодействии раствора серной кислоты – H2Sо4 со свинцовыми электродами. Кислота серная для аккумуляторов сама по себе приобретает свойства электропроводности, если в составе появляются примеси металлов.
Такие батареи максимально востребованы из-за следующих преимуществ:
- Доступная цена, низкая себестоимость.
- Длительный срок эксплуатации.
- Простота в обслуживании при самостоятельной подзарядке.
Также есть ряд существенных недостатков:
- АКБ может храниться только в заряженном виде.
- Чувствительны к перезарядам, полной разрядке.
- Электролит кислотный для аккумуляторов выделяет испарения, опасен для экологии.
- Неправильная подзарядка может привести к воспламенению.
- Перемерзают и перестают работать в зимний период.
Недостатки свидетельствуют о том, что кислотные акб морально устаревают. Все больше пользователей отдают предпочтение щелочным моделям в следующем исполнении.
Кадмиевоникелевые АКБ
Их основная особенность в том, что электрод имеет пористую структуру, которая покрыта тонким слоем никеля. Это позволило производить рекомбинацию газов, возникающих при зарядке, без их специального отвода.
Данные модели имеют следующие преимущества:
- Быстрый заряд даже если аккумулятор длительное время был разряжен.
- Более 1000 циклов зарядки/разрядки.
- Эксплуатируются при низких температурах.
- Длительный срок хранения.
- Низкая стоимость.
Недостатки:
- Низкий сегмент энергетической емкости.
- Необходимо периодически выполнять подзаряд даже для рабочей батареи.
- Токсичность.
- После длительного хранения требуется подзарядка даже при соблюдении условий хранения.
Железоникелевые АКБ
В качестве основного материала используются положительно и отрицательно заряженные пластины из железоникелевого сплава. Пластины состоят из ряда трубок, которые соединены между собой. При работе аккумуляторной батареи происходит окисление пластин в водном растворе серной кислоты с накоплением заряда. Этот процесс называют гальваническим наполнением энергоемкости.
Необходимое оборудование
Для приготовления электролита необходимо использовать специальное оборудование, которое представляет собой гальваническую ванну.
Она состоит из:
- Бортового насоса.
- Крышки.
- Крана для агрессивных сред.
- Уровнемера.
Все конструктивные элементы должны обладать прочностью и герметичностью, которая достигается за счет применения полимерных материалов, инертных к агрессивным средам.
Как самостоятельно приготовить электролит для аккумулятора
Кроме специального заводского оборудования, жидкость для аккумуляторов можно приготовить самостоятельно в домашних условиях.
Оборудование
Для того чтобы приготовить электролит в условиях дома или гаража, необходимо подготовить следующие приспособления и материалы:
- Сосуд из пластмассы, керамики, свинца или эбонита.
- Пестик для смешивания из аналогичного материала.
- Дистиллированная вода.
- Жидкая щелочь или кислота.
- Инструменты для измерения уровня и плотности жидкости.
Кроме того, необходимо позаботиться о средствах СИЗ:
- Резиновых перчатках с нарукавниками.
- Очках.
- Респираторе.
Важно! Кислоты и концентрированные щелочи являются крайне опасными для кожных покровов, вызывают сильные ожоги.
Кислотный состав
Сама по себе серная кислота в качестве концентрированного вещества имеет плотность в 1,84 г/см3. Имеет в своем составе водород, который и выделяется при зарядке кислотных аккумуляторов и солевой остаток соединения серы и кислорода. В совокупности получается жидкое активное вещество, которое способно окислять и ионизировать металлы с накоплением электрического заряда.
Важно! Кислота тонкой струйкой вливается в воду, если сделать наоборот, то вода моментально закипит на поверхности кислоты с образованием пара. Это однозначно ситуации, когда на раскаленную сковородку выливается стакан холодной воды.
На щелочной основе
Щелочной электролит для аккумуляторов состав:
- Активная щелочь на основе водорода и щелочноземельных металлов, типа натрия (Na).
- Стабилизатор с водородно-кислородным остатком.
В итоге получается вещество, активно воздействующее на металлы вроде кадмия или никеля, ионизируя на поверхности металлических стержней электрический заряд, который накапливается в емкости аккумулятора.
Способ развести электролит для щелочного источника питания
Если электролит готовится под конкретную аккумуляторную батарею, то необходимо ознакомиться с сопутствующей инструкцией по эксплуатации, где будут указаны параметры плотности.
Если для приготовления раствора на щелочной основе используется твердая щелочь, то необходимо придерживаться следующих значений:
| Необходимая плотность раствора | Количество твёрдой щелочи равняется количеству электролита, разделенному на |
| 1,17–1,19 г/см³ | 5 |
| 1,19–1,21 г/см³ | 3 |
| 1,25–1,27 г/см³ | 2 |
Поэтапное приготовление:
- В тару вливается дистиллированная вода.
- Добавляется щелочь.
- Раствор смешивается до однородной полупрозрачной массы и выстаивается в закрытой таре не менее 5 часов.
- По истечении времени электролит считается готовым.
Важно! Если в таре выпал осадок, то он не должен попасть в аккумулятор. Наличие осадка снизит срок эксплуатации и рабочие характеристики батареи.
Возможные сложности в работе
Сложности могут быть вызваны специфическим поведением щелочей и кислот при смешивании их с водой. Если используется дистиллят с примесью обычной воды, то электролит может вспениться и помутнеть. Использовать такую жидкость категорически не рекомендуется.
Процесс смешивания кислот с водой сопровождается выделением тепла и парением, что также может вызвать сложности при самостоятельном изготовлении.
Безопасность при домашнем приготовлении
Как уже было сказано, кислоты и щелочи являются агрессивными химическими соединениями, которые опасны при попадании на открытую кожу. Какой электролит заливать в аккумулятор – щелочной или кислотный, зависит от конкретной модели, но правила безопасности остаются однотипными:
- Следует подготовить рабочее место. Закрыть его полимерной пленкой, которая инертна к кислотам.
- Использовать СИЗ.
- Производить все работы в проветриваемом помещении.
- В случае работы с кислотой необходимо держать под рукой флакон с жидким мылом – его легкая щелочная основа позволит нейтрализовать действие кислоты на коже.
Важно! Также можно использовать густой раствор пищевой соды.
В статье были представлены приемы приготовления различных по составу электролитов. Используя полученные сведения, можно не только обезопасить себя при производстве работ, но и получить качественный и энергоемкий раствор для работы аккумуляторной батареи.
