1. Застосування сірчаної кислоти і її сорти
2. Процеси, що відбуваються в АКБ за участю електроліту
3. Контроль за станом електроліту в АКБ?
4. Як підняти щільність електроліту?
5. Що ми дізналися?

Багато автолюбителів задають собі питання про те, яка кислота залита в акумуляторі автомобіля. Через незнання висловлюються різні невірні припущення. Хтось каже, що там соляна кислота. Деякі вважають, що там вода. Пора внести ясність у це питання. У свинцево-кислотному акумуляторі автомобіля залита сірчана кислота. Якщо виражатися зовсім точно, то залитий розчин сірчаної кислоти в дистильованої воді. Цей розчин отримав назву електроліт.

Зміст статті

Застосування сірчаної кислоти і її сорти

Взагалі, в якості електроліту в деяких видах автомобільних акумуляторів може використовуватися луг. Наприклад, нікель-кадмієвий або нікель-залізний тип АКБ. Є ще група гелевих акумуляторів AGM і GEL, де електроліт знаходиться в зв'язаному стані. Але це той же розчин сірчаної кислоти. Просто він або переведений в гелевидний стан за допомогою добавок (GEL), або їм просякнуте скловолокно (AGM). Найбільш поширеними на сьогоднішній день залишаються свинцево-кислотні автомобільні акумулятори з рідким електролітом. Тому мова піде саме про водному розчині сірчаної кислоти, призначеному для заливки в АКБ.

електроліт

Дистильована вода

Сірчана кислота використовується в самих різних галузях народного господарства. Наприклад, з її допомогою очищається поверхню металу перед нанесенням покриття, вона використовується при приготуванні різних синтетичних барвників. Крім того, сірчана кислота затребувана в сфері виробництва добрив, вибухівки, фармакологічної промисловості, переробці нафти.

Сірчана кислота знайшла широке застосування при виробництві свинцево-кислотних акумуляторів для автомобілів. Концентрація кислоти в електроліті становить 30-35 відсотків (вага.). Решта дистильована вода. Використовувати звичайну водопровідну воду не можна, оскільки в ній містяться солі різних металів. Їх потрапляння в акумулятор автомобіля значно скоротить термін його служби.

У побутовій сфері концентрації Н2SO4 в 30 відсотків досить, але в сфері виробництва часто використовується сірчана кислота більш високій концентрації. Концентровану сірчану кислоту отримують в дві стадії. На першій стадії концентрація доводиться до 70 відсотків, а потім збільшують до 98 відсотків. Сірчана кислота такої концентрації найбільш придатна для подальшого зберігання. Можливо, отримання концентрації 99 відсотків, але в подальшому через втрату SO3 вона знижується до 98,3 відсотка.

Існують основні сорти сірчаної кислоти, які перераховані нижче:

• Баштова або нітрозні. Концентрація 75 відсотків. Щільність цього сорту становить 1,67 гр / см3. Назву цей сорт отримав через методу виробництва в футерованих вежах нітрозним способом. Випалювальних газ з двоокисом сірки (SO2) обробляється нітроза (H2SO4 з добавками оксидів азоту). В ході хімічної реакції виходить оксиди азоту і кислота. При цьому оксиди постійно циркулюють у виробничому циклі;
• Контактна. Концентрація від 92,5 до 98 відсотків. Щільність сорту становить 1,837 гр / см3. Цей сорт також проводиться з обжигового газу, в якому міститься двоокис SO2. В ході реакції відбувається її окислення до SO3 при контакті з твердим каталізатором з ванадію;
• Сорт Олеум. Концентрація 104,5 відсотка. Щільність становить 1,897 гр / см3. Сорт являє собою розчин SO3 в сірчаній кислоті (H2SO4). Співвідношення SO3 - 20 відсотків, H2SO4 - 104,5 відсотка;
• Речовини з високим процентним олеум. Концентрація 114,6 відсотка, а щільність 2,002 гр / см3;
• Акумуляторна. Концентрація від 92 до 94 відсотка, а щільність 1,835 гр / см3.

Процеси, що відбуваються в АКБ за участю електроліту

Робота свинцево-кислотного автомобільного акумулятора грунтується на електрохімічних процесах, які протікають за участю електроліту. Акумулятор автомобіля складається з позитивних і негативних пластин, занурених у водний розчин сірчаної кислоти. Позитивні і негативні пластини мають токоотводящий решітки зі свинцю з різними добавками в залежності від типу акумулятора.

На гратах позитивних електродів завдано червонувато-коричневий діоксид свинцю (PbO2). На негативних електродах - сіруватий порошок свинцю (Pb). Електричні характеристики акумулятора безпосередньо залежать від щільності електроліту. Для розуміння призначення електроліту потрібно розглянути основні процеси, що відбуваються в акумуляторі автомобіля.

При розряді акумулятор на позитивних пластинах (аноді) йде наступна реакція:

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

На негативному електроді (катоді) протікає такий процес:

Pb + SO42- - 2e- -> PbSO4

При заряді АКБ ці реакції протікають в зворотному напрямку.

Електроліт в свинцево-кислотному автомобільному акумуляторі має різну щільність в залежності від ступеня зарядженості АКБ. Як вже говорилося вище, концентрована кислота акумуляторного сорти має щільність 1,835 гр / см3. Щільність електроліту на зарядженому акумуляторі лежить в діапазоні 1,127─1,300 гр / см3. При розрядці акумулятора автомобіля в результаті електрохімічної реакції з електроліту витрачається сірчана кислота і його щільність падає. Поки через батарею проходить струм розряду кислота поруч з електродами витрачається в результаті вищеописаної реакції. Йде дифузія H2SO4 з обсягу до електродів. Таким чином, підтримується напруга на висновках акумулятора.

На початку розрядки процес дифузії кислоти в електроди. Це пояснюється тим, що в активній масі електродів пори ще не забиті сульфатом. У міру того, як на них утворюється шар сульфату і забиває пори, процес дифузії гальмується. У теорії процес розряду може йти до того моменту, поки електроліт чи не перетвориться в воду. Але на практиці розряд йде до тих пір, поки щільність не опуститися до значення 1,15 гр / см3. До моменту падіння щільності до 1,15 гр / см3 виділяється стільки сульфату свинцю, що його вистачило для закупорювання активної маси пластин. За щільністю електроліту можна судити про ступінь зарядженості АКБ. Для цього можна використовувати таблицю, представлену нижче.

Щільність електроліту, г / см. куб. (+15 гр. Цельсія) Напруга, В (за відсутності навантаження) Напруга, В (з навантаженням 100 А) Ступінь заряду АКБ,% Температура замерзання електроліту, гр. Цельсія Щільність електроліту, г / см. куб. (+15 гр. Цельсія) Напруга, В (за відсутності навантаження) Напруга, В (з навантаженням 100 А) Ступінь заряду АКБ,% Температура замерзання електроліту, гр. Цельсія 1,11 11,7 8,4 0 -7 1,12 11,76 8,54 6 -8 1,13 11,82 8,68 12,56 -9 1,14 11,88 8,84 19 - 11 1,15 11,94 9 25 -13 1,16 12 9,14 31 -14 1,17 12,06 9,3 37,5 -16 1,18 12,12 9,46 44 -18 1,19 12,18 9,6 50 -24 1,2 12,24 9,74 56 -27 1,21 12,3 9,9 62,5 -32 1,22 12,36 10,06 69 -37 1,23 12,42 10,2 75 -42 1,24 12,48 10,34 81 -46 1,25 12,54 10,5 87,5 -50 1,26 12,6 10,66 94 -55 1,27 12,66 10,8 100 -60

Повністю заряджений елемент АКБ автомобіля видає напругу 2,5─2,7 вольт без навантаження на висновках. При підключенні навантаження напруга просідає до 2,1 вольта за кілька хвилин. За цей час встигає сформуватися шар PbSO4 на поверхні негативних електродів. Тобто, напруга одного елемента на підключеної до автомобіля АКБ становить приблизно 2,15 вольта.

Якщо розряджати акумулятор автомобіля невеликим струмом (10 відсотків від номінальної ємності), то через годину розрядки напруга елемента знижується до 2 вольт. Це відбувається через те, що в цьому момент швидко формується велика кількість PbSO4, який забиває пори активної маси. В результаті зростає внутрішній опір елементів АКБ і падає концентрація електроліту. Через деякий час процес розрядки виходить на пряму (див. Графік).

Графік розрядки акумулятора

Ця пряма відповідає балансу щільністю електроліту близько електродів і в іншому обсязі. Поступово кислота надходить з обсягу до електродів і вступає в реакцію з виділенням сульфату свинцю. Щільність електроліту поступово знижується, а напруга падає повільніше, ніж на початковій стадії. І на кінцевій стадії, коли активна маса блокується утворився сульфатом свинцю, реакція сповільнюється і напруга швидко падає.

Контроль за станом електроліту в АКБ?

Від власника автомобіля потрібно періодично контролювати рівень електроліту в акумуляторі і його щільність. Для контролю рівня електроліту можна використовувати скляну трубочку. Якщо її під рукою немає, то можна використовувати прозорий пластиковий корпус від старої кулькової ручки. Для вимірювання рівня електроліту відвертає пробки банок батареї і занурює трубочку до пластин. Потім з верхнього кінця щільно затискає пальцем і піднімаєте. Рівень електроліту в трубочці повинен складати 10─12 міліметрів.

У разі нестачі електроліту долийте дистильованої води до необхідного рівня. Краще купуйте дистильовану воду в аптеці. В автомобільних магазинах під виглядом дистильованої води часто продають звичайну водопровідну. Вище необхідного рівня води також заливати не слід. У необслуговуваних автомобільних акумуляторах (посилання на матеріал) долівка дистильованої води не потрібно. У них знижений витрата води і вони, як правило, мають кришку з системою рециркуляції електроліту.

Увага! Не допускайте експлуатації акумуляторної батареї з рівнем електроліту нижче верхньої частини пластин. Це значно скорочує термін його служби.

Для того, щоб виміряти щільність Вам потрібно ареометр. Це пристосування являє собою запаяну скляну трубку, в якій знаходитися ртуть або дріб. На верхньому кінці ареометра є градуйована шкала. Діапазон вимірювань щільності 1,100─1,300 гр / см3. Ареометр поміщений в розбірну колбу з грушею.

ареометр

Вам потрібно опустити нижню частину в банку і набрати електроліту. Після цього виймаєте і дивіться, на якому значенні знаходиться рівень електроліту. Сам ареометр буде плавати в електроліті на зразок поплавця. На деяких моделях ареометрів шкала зі значеннями може бути замінена написами «Повний заряд», «Половина», «розряджений».

Як підняти щільність електроліту?

Вище вже говорилося про те, що в результаті гідролізу води і нагрівання АКБ під капотом рівень електроліту поступово зменшується і зростає його щільність. Тому періодично треба доливати дистильованої води. А що, якщо щільність електроліту на зарядженому акумуляторі автомобіля, навпаки, менше норми (1,275 гр / см3)? Тоді потрібно підняти концентрацію кислоти.

Увага! Під час робіт з кислотою одягайте гумові рукавички і захисні окуляри. Якщо ви будете самостійно розводити електроліт з концентрованою кислоти і дистильованої води, пам'ятайте, що не можна наливати воду в кислоту. В цьому випадку починається реакція гідратації з виділенням великої кількості тепла. В результаті вода закипає і провокує бризки кислоти, що дуже небезпечно. Тому при розведенні потрібно лити кислоту у воду.

При піднятті щільності електроліту може бути два варіанти. Якщо середня щільність по всіх банках не нижче 1,2 гр / см3, то потрібно підняти щільність поступовим розведенням.

Для кожної з банок потрібно виконати наступні дії:

• Відкачувати якомога більше електроліту з банки. Для цього можна використовувати гумову грушу або ту ж колбу. Після цього в банку заливаєте електроліт (щільність 1,275─1,29 гр / см3) половину откачанного обсягу;
• Для того щоб електроліт перемішався, можна дати на висновки навантаження (наприклад, підключити автомобільну лампочку) або просто почекати деякий час;
• Потім робите завмер щільності. Якщо вона не піднялася до потрібного рівня, то заливаєте електроліт в половину від обсягу, що залишився;
• Перемішування і знову завмер;
• Доводите щільність кислоти до необхідного рівня.

Якщо щільність електроліту нижче 1,2 гр / см3, то тут вже треба його міняти повністю. Тобто, зливати старий і заливати новий, необхідної щільності. Але, якщо електроліт має таку низьку щільність в зарядженому стані, то виникають сумніви в доцільності його подальшого використання. В цьому випадку електроліт має сенс міняти тільки якщо АКБ відносно нова (до року). Іноді зустрічаються акумулятори автомобіля з такою щільністю електроліту прямо з магазину. Якщо це вже відпрацювала кілька років батарея, то краще купити нову. при утилізації акумуляторів відпрацював електроліт також йде на переробку.

Що ми дізналися?

З цієї статті читачі повинні були дізнатися про те, яка кислота залита в акумулятор автомобіля, яку щільність вона повинна мати. Окремо було розглянуто хімічні реакції, які відбуваються в автомобільному акумуляторі за участю електроліту. Також були надані рекомендації щодо підтримання рівня і щільності електроліту і пристосування, які для цього потрібні. Якщо у вас залишилися питання або є побажання, пишіть їх в коментарях.