Работа автомобильного аккумулятора основана на получении электрической энергии в результате химической реакции взаимодействия свинца и раствора кислоты. Наиболее подходящая кислота в аккумуляторе до настоящего времени остается серная, а материалом электродов – свинец и диоксид свинца.
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.
Какая кислота заливается в аккумулятор
Какую кислоту заливают в аккумулятор известно всем автолюбителям — используется только серная. Она в своем кислотном остатке содержит триоксид серы – газ который участвует в химической реакции образования электрического тока. Соляная кислота в кислотном остатке не имеет кислорода и в электролите работать не сможет.
Жидкость для аккумулятора
Работоспособность кислотного аккумулятора зависит от качества и процентного содержания его составляющих.
В составе электролита находятся:
- Дистиллированная вода – полученная с помощью дистиллятора (устройства очистки воды от примесей).
- Серная кислота.
Обязательное условие – вода не должна иметь примесей. Наличие примесей сильно сокращают срок службы аккумулятора.
В процессе изготовления серная кислота в аккумуляторе составляет 35% и 65% дистиллированной воды.
Концентрация и плотность
Основным показателем концентрации кислоты в аккумуляторе является его плотность. В нормальном состоянии плотность электролита 1,23 г/см3. В зависимости от времени года кислота в аккумуляторе должна иметь разную плотность. Летом она может быть 1,07 г/см3, зимой 1,3 г/см3. Зимой повышение плотности требуется для того, чтобы жидкость не замерзла и банки не разорвало.
Работа АКБ зависит и от уровня электролита в банках. Для его определения применяется стеклянная трубочка.
Выполняются следующие операции:
- откручиваются пробки на всех банках;
- трубка опускается до уровня пластин;
- отверстие трубки зажимается пальцем;
- вытаскивается трубка и определяется высота заполнения.
Рекомендуется выдерживать расстояние от 10 до 15 мм выше уровня пластин.
Одновременно замеряется плотность электролита. В случае больших отклонений уровня и плотности электролита приступают к регулировке.
Приготовление электролита
Для приготовления электролита обязательна подготовка инструмента и средств защиты.
Средства защиты:
- резиновые перчатки;
- фартук и нарукавники устойчивые к агрессивным химическим реактивам;
- защитные очки;
- кальцинированная сода или другая щелочь для нейтрализации.
Инструменты и материалы:
- стеклянная или другая емкость устойчивая к кислоте;
- стеклянный термометр для измерения температуры раствора;
- ареометр или денсиметр для измерения плотности жидкостей;
- палочка для перемешивания жидкости;
- дистиллированная вода;
- серная кислота.
Серная кислота в аккумуляторе выпускается по ГОСТ 2184-77 или ГОСТ 14262-78. Эти стандарты оговаривают концентрацию, количество примесей и другие технические условия. Часто для АКБ продается уже готовый для употребления электролит. Здесь следует обратить внимание на то для каких условий он приготовлен.
Для дистиллированной воды используется ГОСТ 6709-72.
Кроме материалов и средств защиты важна последовательность действий при приготовлении:
- определяется плотность серной кислоты;
- в приготовленную емкость заливается нужное количество воды;
- аккуратно, тонкой струйкой, заливаем кислоту в воду;
Важно! Во время смешивания кислоты и воды происходит химическая реакция с выделением тепла. Поэтому ни в коем случае нельзя заливать воду в кислоту. Вода мгновенно закипит с разбрызгиванием капель кислоты в разные стороны.
- аккуратно перемешиваем полученный состав;
- даем ему остынуть и отстояться в течении нескольких часов.
При работе с кислотой следует выполнять все меры безопасности:
- Работы проводим в хорошо проветриваемом помещении.
- В случае пролива обязательно нейтрализуйте ее щелочью.
- Опасайтесь попадания на лицо или одежду.
- Нельзя вдыхать пары – они могут привести к ожогам легких или верхних дыхательных путей.
- Попадание кислоты в глаза может привести к слепоте. В этом случае обязательно промойте глаза большим количеством воды и сразу обратитесь к врачу.
Порядок замены электролита
Чаще в аккумуляторе расходуется вода и приходится ее добавлять, проверяя плотность, но иногда приходится приготавливать и заливать электролит нужной плотности на замену «родному».
Эту операцию выполняют:
- когда плотность рабочей жидкости в банках понизилась до величины ниже регламентированной;
- когда аккумулятор не держит зарядку.
Зная, какая кислота в аккумуляторе (точнее ее качество) электролит заменяют полностью или частично.
Частичная замена проводится так:
- Шприцом или медицинской грушей постепенно откачивают максимально возможное количество жидкости.
- Добавляют в банку половину ее объема приготовленный раствор.
- Подают небольшую нагрузку на выводы для перемешивания компонентов в банке.
- Проверяют плотность и при необходимости повторяют процедуру.
- Если плотность ниже 1,2 г/см3, то требуется полная замена.
Срок службы
Сроков годности жидкость в аккумуляторе не имеет. Пока электролит справляется со своими функциями считается годным для употребления. Если раз в три месяца производить осмотр АКБ, делать профилактику, правильно эксплуатировать батарею, то кислота прослужит долго.
В настоящее время владельцы авто переходят на современные аналоги, в которых рабочая жидкость находится в виде геля. Такие устройства не требуют обслуживания. Требуется контролировать уровень заряда.
Помните! Серная кислота и пролитый электролит очень опасны для окружающей среды. Зная какую кислоту добавляют в аккумулятор нельзя выбрасывать АКБ на свалку. Проще и выгоднее сдавать их в пункт приема.