Какая кислота используется в аккумуляторе автомобиля

Процессы, происходящие в АКБ с участием электролита

Работа свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора основывается на электрохимических процессах, которые протекают с участием электролита. Аккумулятор автомобиля состоит из положительных и отрицательных пластин, погруженных в водный раствор серной кислоты. Положительные и отрицательные пластины имеют токоотводящие решётки из свинца с различными добавками в зависимости от типа аккумулятора. На решётках положительных электродов нанесён красновато-коричневый диоксид свинца (PbO2). На отрицательных электродах — сероватый порошок свинца (Pb). Электрические характеристики аккумулятора напрямую зависят от плотности электролита. Для понимания назначения электролита нужно рассмотреть основные процессы, происходящие в аккумуляторе автомобиля.

При разряде аккумулятор на положительном электроде (аноде) идёт следующая реакция:

PbO2 + SO42− + 4H+ + 2e− -> PbSO4 + 2H2O

На отрицательном электроде (катоде) протекает такой процесс:

Pb + SO42− − 2e− ->PbSO4

При заряде АКБ эти реакции протекают в обратном направлении. Электролит в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе имеет разную плотность в зависимости от степени заряженности АКБ. Как уже говорилось выше, концентрированная кислота аккумуляторного сорта имеет плотность 1,835 гр/см3. Плотность электролита на заряженном аккумуляторе лежит в диапазоне 1,127─1,300 гр/см3. При разрядке аккумулятора автомобиля в результате электрохимической реакции из электролита расходуется серная кислота и его плотность падает. Пока через батарею проходит ток разряда кислота рядом с электродами расходуется в результате вышеописанной реакции. Идёт диффузия H2SO4 из объёма к электродам. Таким образом, поддерживается напряжение на выводах аккумулятора. В начале разрядки процесс диффузии кислоты в электроды. Это объясняется тем, что в активной массе электродов поры ещё не забиты сульфатом. По мере того, как на них образуется слой сульфата и забивает поры, процесс диффузии притормаживается. В теории процесс разряда может идти до того момента, пока электролит не превратится в воду. Но на практике разряд идёт до тех пор, пока плотность не опуститься до значения 1,15 гр/см3. К моменту падения плотности до 1,15 гр/см3 выделяется столько сульфата свинца, что его хватило для закупоривания активной массы пластин. По плотности электролита можно судить о степени заряженности АКБ. Для этого можно использовать таблицу, представленную ниже.

Полностью заряженный элемент АКБ автомобиля выдаёт напряжение 2,5─2,7 вольт без нагрузки на выводах. При подключении нагрузки напряжение проседает до 2,1 вольта за несколько минут. За это время успевает сформироваться слой PbSO4 на поверхности отрицательных электродов. То есть, напряжение одного элемента на подключённой к автомобилю АКБ составляет примерно 2,15 вольта. Если разряжать аккумулятор автомобиля небольшим током (10 процентов от номинальной ёмкости), то через час разрядки напряжение элемента снижается до 2 вольт. Это происходит из-за того, что в этом момент быстро формируется большое количество PbSO4, который забивает поры активной массы. В результате растёт внутреннее сопротивление элементов АКБ и падает концентрация электролита. Через некоторое время процесс разрядки выходит на прямую (см. график).

График разрядки аккумулятора Эта прямая соответствует балансу плотностью электролита около электродов и в остальном объёме. Постепенно кислота поступает из объёма к электродам и вступает в реакцию с выделением сульфата свинца. Плотность электролита постепенно снижается, а напряжение падает медленнее, чем на начальной стадии. И на конечной стадии, когда активная масса блокируется образовавшимся сульфатом свинца, реакция замедляется и напряжение быстро падает.

Что делать, если анализ показал избыток или недостаток неорганических веществ

В этом случае нужно выяснить причину нарушения. Для этого назначаются:

• Общий анализ мочи, показывающий состояние почек.
• Развернутый клинический анализ крови для определения нарушений кроветворения и воспалительных процессов.
• Биохимия крови с определением основных параметров работы печени, мышц и почек.
• Кровь на гормоны надпочечников, паращитовидной и щитовидной желез.
• Кровь на метаболиты костной ткани – маркер резорбции и остеокальцин.
• Кал на паразитов.

Желательно сделать УЗИ щитовидной железы, надпочечников, почек и брюшной полости для выявления патологий, которые могли повлиять на уровень электролитов.

Параметры плотности и концентрации

Концентрация является соотношением между объёмом используемой дистиллированной воды и кислоты. Чтобы автомобилистам не приходилось изготавливать состав своими руками, дабы аккумуляторная кислота не нанесли вред коже или слизистым оболочкам при смешивании, в продаже доступен уже готовый к использованию раствор. Он так и называется электролитом.

Но концентрация не играет столь важной роли, как показатели плотности. Плотность в нормальном состоянии варьируется в пределах от 1,07 до 1,3

Измеряется в г/см3. При изменении этих значений меняется температура замерзания состава

Плотность в нормальном состоянии варьируется в пределах от 1,07 до 1,3. Измеряется в г/см3. При изменении этих значений меняется температура замерзания состава.

От плотности зависит и эффективность проводимости электричества, которая обратно пропорциональна сопротивлению. Если авто будет эксплуатироваться при низких температурах окружающей среды, плотность следует поднять ближе к отметке 1,3 г/см3. Для российского климата нормальным значением принято считать 1,27-1,28 г/см3.

Если говорить об электропроводимости, то плотность, составляющая 1,3 г/см3, будет негативно на неё влиять. Это слишком высокая плотность. Но если её снизить, а температура окружающей среды окажется очень низкой, тогда состав попросту замёрзнет. А это потенциальная угроза для разрыва банок АКБ и разгерметизации корпуса, что ведёт за собой полную замену устройства.

В продаже доступны электролиты, обладающие разными параметрами плотности. Это напрямую связано с сезоном, для которого используется рабочая жидкость. Чем холоднее, тем выше должна быть плотность.

Если использовать подходящую смесь на основе серной кислоты и дистиллированной воды, это позволит значительно продлить срок службы аккумулятора.

Концентрация серной кислоты в АКБ

Этот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе — около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ.

Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая — наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано — продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ.

Как контролировать состояние АКБ

Перед автомобилистом стоит важнейшая задача. Ему требуется постоянно контролировать состояние АКБ, следить за уровнем рабочей жидкости, её плотностью и концентрацией.

Всё это возможно контролировать и влиять на параметры при использовании кислотно-свинцовой обслуживаемой батареи.

Если АКБ необслуживаемая, добавить воду или залить недостающее количество электролита не получится. Некоторые идут на ухищрения, делают небольшие отверстия, и используют медицинские шприцы. Но это потенциально очень опасно и заниматься подобным восстановлением работоспособности необслуживаемых АКБ настоятельно не рекомендуется.

Когда же АКБ обслуживаемая, контролировать уровень и плотность не составит большого труда. Для проверки уровня нужно:

• открутить пробки на банках;
• взять трубочку из стекла или прозрачного пластика;
• погрузить инструмент в АКБ до пластин;
• зажать верхнее отверстие трубочки пальцем;
• поднять приспособление;
• измерить, на каком уровне находится рабочая жидкость.

Нормой принято считать значение в пределах от 10 до 15 мм

Важно учесть, что на многих АКБ предусмотрены специальные метки, по которым довольно легко проверить уровень

Если уровень отличается от нормального, тогда потребуется выполнить процедуру по доливке электролита либо же только дистиллированной воды. Это уже зависит от того, что покажут замеры плотности.

При измерении плотности не обойтись без такого прибора как ареометр. Он погружается во все банки аккумулятора, проверяются параметры в каждой из них. Если плотность выше рекомендуемых значений, состав следует разбавить дистиллированной водой. Если плотность ниже нормы, тогда заливается электролит.

Какая кислота в аккумуляторе автомобиля? Вопрос к химикам

Несколько раз мне задавали этот вопрос в письмах на блог, интересуются многие начинающие водители, которые только постигают вопросы вождения. Многие слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но не представляют, как они работают и зачем в принципе внутри кислота. Другие знают, что она там есть, но вот какая именно не представляют! Третьи вообще считают, что внутри только дистиллированная вода и никакой кислоты там нет! Сегодня я все же решил ответить на все эти вопросы. Будет интересно, так что читайте дальше …

Сразу хочется ответить на такой вопрос – кислота все же в автомобильном аккумуляторе есть, причем залита одна из самых мощных, а именно – «серная» кислота, если вспомнить формулу из химии H2SO4. Так все разговоры, что залита одна лишь вода, мягко сказать неосновательны. Ведь поэтому и получается название кислотно-свинцовые батареи.

Для чего она применяется

Серная кислота является одним из составляющих компонентов для работы аккумулятора, без нее не происходил бы заряд и разряд батареи. Это одна из самых активных неорганических кислот, вступает взаимодействие почти со всеми металлами и их оксидами, также вступает в реакции обмена. Активность зависит от наличия в ней воды.

Однако она применяется не совсем чистая, а разбавленная дистиллированной водой. Соотношение примерно: 70% воды и 30% серной кислоты, это так называемый «электролит». Именно такой состав эффективно будет взаимодействовать с пластинами из свинца.

При заряде аккумулятора, свинец выделяет электроны, которые оксид свинца принимает (плюсовая и минусовая пластины), а при разряде наоборот – этой передаче активно помогает серная кислота. Не будь ее в строении эффективность аккумулятора, падала бы в разы.

Справедливости ради стоит отметить — что электролитом может являться почти любая жидкая среда, даже обычная вода (есть, конечно исключения, но их не так много).

Аккумуляторный электролит

Как мы уже поняли сверху, это своеобразная смесь различных жидкостей. Электролитом может выступать и другие жидкие среды, а в последнее время и гелевые. Простой эксперимент — возьмите банку с водой и засуньте в нее, два гвоздя — один медный, другой из алюминия. Подсоедините к ним мультиметр, и увидите — что они вырабатывают электрический ток, пусть ничтожно малый, но все же он там будет, это эффект «батареи». Ток будет вырабатываться до тех пор, пока не разложится один из металлов, как правило, имеющий наименьшее сопротивление. Однако принцип аккумулятора немного другой.

Представьте две пластины, из свинца и его оксида. При заряде, как я уже писал выше — свинец начинает отдавать свои электроны оксиду, то есть как бы «разрушается». Но при разряде они возвращаются от «оксида» обратно – происходит восстановление. Вот почему аккумулятор является многоразовой перезаряжаемой батареей.

Для активного взаимодействия – разрушения – восстановления пластин, нужна агрессивная среда, способствующая обмену, именно для этого и служит серная кислота, они практически идеальна для такой работы. Но чистую ее применять нельзя, она настолько активна, что просто разрушит свинец, возможно, его растворит.

Поэтому и разбавляют ее водой в определенной пропорции, таким образом — получается автомобильный электролит определенной плотности.

Немного про плотность

Последнее что хочется отметить так это то, что концентрация кислоты может влиять на плотность электролита, концентрированная имеет показатель в 1,83 г/см3. Если добавляем в нее дистиллированную воду, то плотность снижается до нужного уровня.

Показатели уже готового электролита могут колебаться от 1,2 до 1,4 г/см3.

Плотность нужно знать в первую очередь для того чтобы понять порог замерзания. Так например плотность в 1,11 замерзнет уже при минус семи градусах. А вот, например, рекомендованные 1,27 – 1,28, имеют порог в -58, -64 градуса. Небольшие таблички для понимания.

НА этом буду заканчивать, думаю, я вам ответил на все ваши вопросы, старался рассказать по максимуму просто. Читайте наш АВТОБЛОГ, будет еще много интересного.

(8 , 5,00 из 5)

Сколько служит электролит

Автомобилисты активно спорят на тему того, как долго сохраняет свои свойства электролит и есть ли у него ограничения по сроку службы.

У электролита отсутствует понятие конкретного срока службы. Это зависит от того, насколько эффективно жидкость выполняет свои задачи.

Пока смесь из дистиллированной воды и серной кислоты справляется со своими обязанностями, её считают пригодной к использованию.

На уменьшение или увеличение срока службы могут влиять такие факторы:

• плотность;
• температура эксплуатации АКБ;
• степень заряда батареи.

Если плотность будет в пределах нормы, батарея находится в состоянии полного или близкого к нему заряда, а также автомобилист не столкнётся с экстремально высокими или низкими температурами, на одном и том же электролите удастся ездить достаточно долго. Поскольку производитель предусматривает, что батареи служат от 5 до 8 лет, то и длительность работоспособности электролита примерно такая же. Но когда ресурс АКБ подходит к концу, это связано с разрушением пластин и с тем, что они не могут выполнять свои функции. Дело вовсе не в самом электролите. При условии исправных пластин жидкость может служить очень долго.

Ситуация с кислотно-свинцовыми АКБ не совсем простая. За ними нужен тщательный уход и постоянный контроль. Значимость аккумулятора переоценить сложно

Поэтому крайне важно изначально выбрать батарею высокого качества, соответствующую требованиям вашего автомобиля, а также поддерживать её в стабильном рабочем состоянии. В этом плане необслуживаемые АКБ проще

В них не требуется доливать электролит и дистиллированную воду. Единственным мероприятием может стать периодическая зарядка, если заряд аккумулятора не удаётся компенсировать естественным путём, за счёт работы генератора.

Дистиллированная вода

Процесс приготовления электролита для свинцовых аккумуляторов невозможен без дистиллированной воды. Не допускается применение технической, питьевой и речной воды. Допускается применение конденсата воды паротурбинных установок с обязательным проведением химического анализа на содержание железа, которое не должно превышать величины 0,0004 %, и меди, с максимально допустимым её содержанием 0,005 %.

Для приготовления дистиллированной воды в лабораториях, на аккумуляторных станциях, в аптеках и лечебных учреждениях обычно применяются электрические дистилляторы.

Дистиллятор модели Д-1 мощностью 4 кВт имеет производительность 5 л/час, модели АД-10 — 10 л/час. Могут применяться и дистилляторы других моделей. При работе с конкретными моделями дистилляторов необходимо руководствоваться их инструкциями по эксплуатации.

Целесообразно не реже 1 раза в полгода проводить анализ воды, получаемой в дистилляторах. Содержание сухих веществ не должно превышать 5 мг/л, аммиака и солей аммония — не более 0,05 мг/л, сульфатов — не более 0,5 «г/л, хлоридов — не более 0,02 мг/л, кальция — не более 1,0 мг/.

Кроме того, полученная вода должна проверяться на содержание железа, тяжелых металлов и нитратов. Результаты сводятся в карту химанализа, на основании которой делается вывод о возможности использования дистиллята для приготовления электролита.

Вода должна соответствовать ГОСТ 6709-72.

Стоимость дистиллированной воды в аптеках и магазинах варьируется от 10 до 20 рублей за 1,5 литра.

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;

• 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.

Контроль состояния батареи

Важно контролировать основные показатели автомобильного аккумулятора на момент его эксплуатации. Это связано с тем, что при небольшом их изменении есть возможность провести восстановление конструкции

Контроль количества электролита в аккумуляторе проводится следующим образом:

1. Некоторые автомобильные батареи имеют нанесенную шкалу, которая позволяет быстро определить уровень жидкости в корпусе.
2. Простой способ определения емкости предусматривает использование стеклянную трубку. Для начала проводится откручивание всех пробок банок, после чего трубка погружается в конструкцию. Рекомендуемый уровень активного вещества составляет 10−12 мм.

При незначительном падении электролита восполнить уровень можно путем добавления дистиллированной воды. Рекомендуется ее приобретать в аптеке, так как в обычном магазине часто под видом дистиллированной воды продается обычная. Не рекомендуется восполнять уровень выше требуемого, так как это приводит к повышению давления и разрушению основных конструктивных элементов.

Плотность также является важным показателем, который измерить достаточно сложно. Для определения плотности применяется ареометр, который представлен сочетанием запаянной стеклянной трубки с дробью и ртутью. Определить требуемый параметр можно за счет градуированной шкалы.

Измерения плотности проводится следующим образом:

1. Для начала следует снять верхнюю крышку, после чего будет получен доступ к пробкам. После этого снимаются все пробки каждой банки.
2. Применяемый инструмент следует опустить в банку и набрать электролит. При этом нельзя смешивать или взбалтывать конструкцию.
3. После этого инструмент вынимается и можно определить показатель плотности по нанесенной шкале.
4. Некоторые ареометры имеют значение с надписями «полный заряд», «половина» или «разряженное состояние».

Проводить тестирование источника питания рекомендуется периодически или при возникновении проблем со стартом двигателя или движение при включении большого количества потребителей. При определении низкого уровня электролита или изменении плотности нужно восстановить состояние источника питания.

Фосфор

Это вещество составляет 1% от массы тела человека, и большая его часть расходуется на образование костей. Однако без присутствия данного электролита во внутриклеточной жидкости мы бы не существовали, поскольку фосфор – это:

• ключевой строительный кирпичик ДНК
• главный компонент топлива нашего организма — молекулы АТФ
• Важнейшая часть структуры клеточных стенок

Дефицит фосфора в организме вы сможете распознать по следующим признакам:

• мышечная слабость
• усталость
• боль в костях
• переломы костей
• потеря аппетита
• раздражительность
• спутанность сознания
• онемение
• кариес

Подобно кальцию, для усвоения фосфора необходимо поддерживать нормальный уровень витамина D.

Больше всего фосфора содержат следующие продукты:

• Мясные продукты: говядина, курица, рыба и мясные субпродукты, такие как печень.
• Молоко и кисломолочные продукты
• Куриные яйца
• Фасоль, нут, соя
• Зерновые: отруби и зародыши пшеницы
• Орехи и семена: миндаль, кешью, арахис, семена подсолнечника.

Избыток фосфора в организме также вреден, он приводит к выведению кальция из костей и других частей тела.

Как приготовить самостоятельно

Перед тем, как самостоятельно заменить электролит для аккумулятора, необходимо принять соответствующие меры безопасности и приготовить предметы индивидуальной защиты:

• Перчатки
• Фартук
• Защитные очки
• Раствор соды на случай попадания средства на кожу или предметы одежды
• Уксус или лимонную кислоту – для нейтрализации щелочи

Проводить действия следует в хорошо проветриваемом помещении с температурой воздуха не выше +25 C°. Следует заранее знать, какой объем готового электролита потребуется для заполнения батарей. В среднем, в современных АКБ количество раствора составляет от 2,6 до 3,7 литра. Поэтому стоит сразу ориентироваться на максимальное количество. За основу можно взять 4 литра конечного раствора.

Для приготовления электролита необходимо заранее приготовить следующие предметы:

• Посуду достаточной емкости, изготовленную из материала, устойчивого к воздействию кислоты и щелочи
• Небольшую палочку для перемешивания электролита
• Инструменты для проведения замеров плотности, температуры и уровня раствора
• Для кислотного электролита – серную жидкость, для щелочного – щелочь в твердом или жидком виде, литий или силикагель

Процесс приготовления щелочного электролита

Ингредиенты для приготовления данного состава могут быть как в жидком виде, так и в твердом. Если с первым все понятно, то перед тем как залить, щелочной электролит из твердого вещества потребуется развести в дистиллированной воде.

Требуемая плотность указывается на сайте производителя аккумулятора, также информацию можно найти в прилагаемой инструкции по эксплуатации. Твердый электролит берется пропорционально нужному количеству окончательного жидкого раствора и составляет:

• 1/5 – для получения раствора плотностью 1,17-1,19 г/м³
• 1/3 – для раствора плотностью 1,19-1,21 г/м³
• 1/2 — для раствора плотностью 1,25-1,27 г/м³

Процесс приготовления состоит из следующих шагов:

• Налить в посуду дистиллированную воду
• Добавить нужное количество щелочи
• Перемешать раствор
• Плотно закрыть крышкой
• Настаивать в течение 6 часов

После того, как процесс настаивания будет завершен, необходимо слить светлый раствор. Если часть состава выпадает в осадок, нужно его регулярно перемешивать. При заливке нужно следить, чтобы он остался на дне, не попав в аккумулятор, в противном случае это грозит выходом АКБ из строя.

Приготовление раствора для свинцовых аккумуляторов

Перед тем, как разбавить кислотный электролит, необходимо определить нужные пропорции. Они зависят от климатических условий, в которых планируется эксплуатация устройства.

Для получения электролита плотностью 1,28 г/м³, что приемлемо для средних климатических условий, потребуется в один литр дистиллированной воды влить 0,36 л серной кислоты. Для жарких регионов количество серной кислоты уменьшается до 0,33 л на то же количество воды.

Как разводить аккумуляторную кислоту:

• Налить в подготовленную емкость дистиллированную воду
• Аккуратно тонкой струйкой влить в нее кислоту
• Измерить плотность полученного раствора
• Оставить раствор настаиваться на 12 часов