Процесс приготовления, плотность и уровень электролита в аккумуляторе

Любой автомобилист или человек работающий на технике рано или поздно сталкивается с необходимостью произвести обслуживание стартерной батареей. Наиболее ответственным процессом является приготовление и заправка электролита в банки аккумулятора. При обслуживании должны соблюдаться плотность электролита, уровень его заполнения в соответствии с температурным режимом эксплуатации и техническим состоянием узла. В помощь механизаторам и автомобилистам в материале раскрываются основные аспекты обслуживания кислотных стартерных аккумуляторов.

Плотность электролита

Данный показатель говорит о концентрации кислоты в электролите и является одним из основных параметров состояния аккумуляторной батареи. Предварительно по плотности можно определить уровень зарядки. Объективные выводы о техническом состоянии АКБ, измеряя плотность электролита, делают только после полной её зарядки.

Зависимость заряженности АКБ от плотности электролита

Говоря кратко о принципе работы АКБ нужно отметить, что в процессе разрядки в аккумуляторе происходит электрохимическая реакция между положительно и отрицательно заряженными пластинами в следствии чего электролит теряет свою плотность приближаясь к плотности чистой дистиллированной воды. Поднятие плотности осуществляется подзарядкой батареи этим увеличивается её разрядная ёмкость.

Ёмкость АКБ 55 Ампер часов

Под ёмкостью аккумулятора понимают количество электроэнергии в ампер/часах, которое может быть получено при непрерывном разряде батареи при температуре 18-27°С до полного разряда.

Однако чрезмерное поднятие плотности ведёт к быстрому снижению ресурса химически активных элементов батареи и в последствии падению её рабочей ёмкости. Поэтому максимально высокую плотность электролита выдерживают только в холодных условиях эксплуатации, где запуск холодного двигателя требует значительных усилий, создаваемых пусковым током батареи.

Электрохимический процессы заряда и разряда свинцового аккумулятора заключаются в реакции между отрицательным катодом – пластиной из свинца (Pl) и положительным анодом– пластины из оксида свинца (PlO₂). В цикле разряда электрическая энергия выделяется за счёт работы ионов, где происходит восстановление диоксида свинца на положительном аноде и окисление свинца на отрицательном катоде. При заряде батареи происходит обратный процесс, который после полного преобразования сульфата свинца сопровождается электролизом воды с выделением на катоде водорода, а на аноде кислорода.

С какой плотностью заливают электролит

Для подержания оптимальных электролитических процессов в батареях и обеспечении максимально рационального использования ресурса узла, исходя из климатических температурных условий, в которых эксплуатируется машина, в аккумуляторы заливают электролит различной плотности:

• Для очень холодных зон с падением температур в зимний период от -50 до -30 °С плотность у заряженного аккумулятора при температуре электролита 25°С должна быть: зимой -1.3, летом — 1.26.
• В условиях холодной зоны с зимними температурами от -30 до -15°С плотность должна быть круглый год 1.28.
• С температурами зимнего периода от -15 до -4°С умеренной климатической зоны плотность электролита должна быть 1.26 вне зависимости от сезона, круглый год.
• Для жаркой зоны с нижними температурами от 4 до 15°С плотность должна соответствовать 1.24 круглогодично
• Во влажных тёплых зонах с падением температуры до 4-6°С устанавливают круглогодичную плотность электролита 1.22.

Заправка сухозаряженных АКБ

Для сухозаряженных батарей заливают электролит с плотностью на 0.02 г/см³ ниже установленной нормы в соответствии с климатической зоной. Таким аккумуляторам дают на пропитку электролитом пакетов пластин 20 мин. В случае падения уровня электролита осуществляют долив до уровня. Плотность заправленного аккумулятора проверяют по истечении 2 часов после заправки. Если плотность электролита после заправки понизилась меньше чем на 0.03 г/см³ аккумулятор можно эксплуатировать, в случае если плотность понизилась на больше значение батарею отправляют на зарядку.

Измерение плотности

Важно понимать, что выше указанные параметры по климатическим зонам соответствуют полностью заряженной батарее в условиях температуры электролита 20-25С°, а показатели плотности в зависимости от изменения указанного предела температур меняются. Так повышение температуры электролита на один градус ведет к понижению плотности на 0.0007 г/см³, при понижении температуры плотность повышается на 0.0007 г/см³. В практике, когда техника хранится и обслуживается в неотапливаемых гаражах или открытых площадках, где нет возможности поддерживать указанный температурный режим для оценки состояния батареи и определения плотности, делают арифметическую поправку.

Например, измерение плотности при температуре -10°С Вы получили результат 1.26. С учётом разницы фактической температуры измерения и установленного порога (20-25°С) имеем дельту 30-35°С разрыва, который умножаем на значение коэффициента 0.0007. Получаем поправку 0.0007х35= 0.0245 г/см³. То есть, фактическая плотность 1.26 при температуре -10°С соответствует плотности измеряемого аккумулятора при температуре 20-25°С  1.26-0.0245= 1.2355 г/см³. Данное значение говорит о том, что аккумулятор несколько разряжен и требует подзарядки.

Ареометр

Как говорилось выше, идеально измерение нужно проводить при комнатной температуре электролита. Самый простой способ измерить плотность — это воспользоваться прибором ареометром в виде колбы с поплавком, в которую закачивается электролит резиновой грушей. Результат получают на пересечении уровня электролита в колбе с шкалой всплывшего поплавка.

Уровень электролита

Сразу хочется отметить, что непосредственно электролит доливают в банки АКБ только в случаях разгерметизации полости батареи и его утечки, а также при проведении полной замены электролита в случаях его загрязнения, вызванные сульфатацией и другими включениями распада внутри АКБ.

Проверка уровня электролита

В обслуживаемых аккумуляторах в каждой банке есть маяки в виде мерок, длинна которых указывает пределы нижнего и верхнего уровня электролита. Естественно уровень в зависимости от температуры электролита и состоянии батареи может меняться, но допускать обнажение верхних краёв рабочих пластин категорически недопустимо.

Стандартно уровень падает после проведения ряда сеансов зарядки у батарей с хорошей выработкой ресурса, когда часть воды в электролите разложится на летучий водород и кислород. Поэтому, при критическом падении уровня после зарядки и при значительном повышении плотности в банки аккумулятора доливают дистиллированную воду, обеспечивая, таким образом и уровень, и нужную плотность. Особенно важно проверять уровень электролита в жаркий летний период когда испарение воды в АКБ более интенсивно.

Для максимально рационального использования ресурса аккумулятора средний уровень заряженности узла должен быть не менее 75%.

Приготовление электролита

В качестве электролита используют раствор чистой серной кислоты и дистиллированной воды. Приготовление возможно в посуде из кислотостойкого материала:

• эбонита
• керамики
• пластмассы
• свинца

Стеклянную посуду использовать нельзя по причине резкого нагрева при вступлении в реакцию воды с кислотой, в следствии чего посуда может лопнуть. Для помешивания электролита используют стеклянную или эбонитовую полочку.

При смешивании раствора нужно выполнять жёсткое правило: «Лить кислоту в воду!».

Для безопасной реакции и равномерного растворения кислоту вливают малыми порциями при постоянном помешивании. В противном случае возникает лавинообразная реакция, при которой кислота может выплеснутся наружу, подвергая риску получения тяжёлых химических ожогов. Даная реакция подобна ситуации попаданию воды в раскалённое масло или жир.

Также для более безопасного и быстрого приготовления электролита используют растворы кислоты промежуточной ёмкости. Использование растворов кислоты позволяют сокращать время приготовления в виду менее активной реакции при смешивании.

В свободной продаже имеются растворы серной кислоты с плотностью 1.83 и плотностью 1.4. Для приготовления 1 литра электролита используют следующие пропорции приведенные ниже в таблице.

Безопасность

Процесс приготовления осуществляют в хорошо проветриваемом помещении с комнатной температурой. В рамках техники безопасности работу нужно выполнять в кислотостойких резиновых перчатках, защитных очках и фартуке.

Основное правило безопасности при измерении плотности и приготовлении электролита — это придельная аккуратность без допущения наружных проливов электролита.

Для нейтрализации агрессивного действия, случайно пролитого электролита, пользуйтесь заранее приготовленным 5-10% водным щелочным раствором соды или нашатыря. В случае попадания электролита на открытые участки кожи следует немедленно смыть электролит обильным потоком воды. Также при заряжании батареи, в результате которой происходит активное выделение взрывоопасного газа-водорода, категорически запрещено находится в помещении с источниками открытого огня или искрения.