Какая кислота используется в аккумуляторах: Какая кислота в аккумуляторе

Содержание

Какая кислота в аккумуляторе

Знать, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, обязан каждый водитель, самостоятельно обслуживающий своё транспортное средство. Этот вопрос вызван не праздным любопытством, имеющим цель расширить кругозор. Применяя знания такого рода на практике, можно не только продлить срок службы аккумуляторной батареи, но и избежать возникновения неприятных, а подчас и опасных ситуаций, в которые рискует попасть неподготовленный человек.

Для чего нужна кислота

Прежде чем приступать к описанию процессов, протекающих при разряде/заряде, стоит сразу сказать, какая кислота используется в аккумуляторе любого автомобиля – это серная (h3SO4), а не соляная или, например, фосфорная.

Она необходима для приготовления электролита – жидкости, в которой присутствуют заряженные частицы – ионы. Электролит представляет собой не просто пассивный раствор, в котором частицы воды и кислоты перемешаны друг с другом. Это активная жидкость, отличительная особенность которой – постоянное протекание в ней взаимно исключающих друг друга процессов – диссоциации и ассоциации.

Аккумулятор в автомобилеВ аккумуляторе присутствует серная кислота

При диссоциации, которая протекает лишь в водном растворе h3SO4. Молекулы кислоты образуют ионы с положительными и отрицательными зарядами:

Формула диссоциацииДиссоциация кислоты

Параллельно с диссоциацией протекает обратный процесс – превращение ионов в молекулы кислоты. Полной ионизации электролита, а также полной нейтрализации заряженных частиц не происходит. Процессы находятся в динамическом равновесии, которое может измениться лишь под влиянием внешнего воздействия.

Именно наличие ионов и превращает раствор в электролит. Под влиянием электрического поля (во время зарядки) заряженные частицы переносят заряд к пластинам аккумулятора. При реакции между ионами и веществом пластин происходит высвобождение электронов. Они способны двигаться по проводнику при подключении его к электродам (их выводам).

Основные процессы, протекающие при разряде

Отрицательные пластины АКБ и их обмазка изготовлены из свинца (Pb), а у положительных активная масса имеет основой его диоксид (PbO2). Металлический свинец обладает большим количеством свободных электронов, чем его диоксид. Если положительную и отрицательную пластины соединить проводником, то разность потенциалов практически сразу уравновесится и электрический ток не возникнет.

Но если эти пластины погрузить в сернокислотный электролит, то перенос электронов вызовет химические реакции окисления металлического свинца и восстановления его диоксида:

PbO2 + SO42- + 4H++ 2e- = PbSO4 + h3O

Как видите, «конечными продуктами» этих реакций являются:

  1. Сульфат свинца PbSO4, образующийся на поверхности пластин.
  2. Вода.
  3. Свободные электроны (e-), благодаря которым и возникает электрический ток.

При достаточно продолжительном разряде серная кислота может полностью «израсходоваться» на образование сульфата и воды, в результате чего прекратятся химические реакции и свободные электроны не будут образовываться. Поэтому особенно ценным в плане практического использования свинцовых аккумуляторных батарей является возможность протекания обратных реакций при подключении к выводам электрического напряжения.

При зарядке сульфат свинца, прореагировав с водородом, снова становится серной кислотой, в результате чего плотность электролита восстанавливается, а поверхность пластин аккумулятора приобретает первоначальный состав.

Электролит в аккумулятореПроверка плотности электролита

Состав электролита

Химический состав раствора прост – 35% серной кислоты + 65% воды. Такое соотношение обусловлено как необходимостью сохранить работоспособность батареи при низких температурах (до -65 С). А также избежать чрезмерной коррозии пластин – серная кислота очень агрессивна.

Разумеется, вода должна быть дистиллированной, а кислота соответствовать по чистоте ГОСТ 667-73, устанавливающему минимальные нормы содержания примесей.

При обслуживании аккумуляторов состав аккумуляторной кислоты оценивается по плотности, измеряемой ареометром. При температуре воздуха +20 С её значение должно быть 1,28 г/см3.

Но для автомобилистов необходимость самостоятельно изготавливать электролит для батареи практически отпадает. В автомагазинах продаётся как готовый раствор (плотностью 1,28 г/см3), так и корректирующий (1,4 г/см3). Также можно купить и дистиллированную воду – при необходимости её доливки.

Контроль за состоянием электролита

В первую очередь, на что должен обращать внимание владелец при уходе за батареей – это уровень электролита. Пластины должны быть полностью погружены в раствор. Расстояние от поверхности жидкости до верхнего края пластин – около 10-15 мм.

Знать, сколько жидкости должно быть в аккумуляторе, нужно лишь в тех случаях, когда вы собираетесь её поменять целиком. Объём электролита зависит от ёмкости АКБ, примерные его значения приведены в таблице:

 

Таблица объема электролита

Но замена электролита потребует слива отработанного раствора. Для чего потребуется сверлить корпус батареи и затем восстанавливать его целостность. Опрокидыванием выливать ни в коем случае нельзя. Шлаком, скопившемся на дне, можно спровоцировать замыкание пластин и окончательный выход АКБ из строя.

Поэтому уход за батареей, который имеет практическую значимость, сводится к возобновлению уровня электролита и контролю его плотности.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

емкость автомобильного АКБ, концентрация и тип применяемой кислоты

Какая кислота в аккумуляторе

Современные аккумуляторные батареи способны питать автомобиль на протяжении длительного периода, а также генерировать мощный пусковой ток, которого достаточно для быстрого старта двигателя. Конструкция большинства автомобильных АКБ предусматривает наличие специальной кислоты, за счет которой обеспечивается прохождение требуемых процессов. При обслуживании источника энергии следует учитывать, какая кислота в аккумуляторе автомобиля.

Понятие электролита

Кислота в автомобильном аккумуляторе может находиться в жидком и гелевом состоянии. Внутри АКБ есть катод и анод, между которыми находятся специальная смесь из кислоты и дистиллированной воды.

При изготовлении специального состава для автомобильного аккумулятора нельзя использовать обычную воду. Это связано с тем, что она может содержать самые различные примеси, которые существенно ухудшают эксплуатационные качества источника питания.

 серная кислота в аккумуляторе

Аккумуляторная жидкость может быть представлена щелочью. В продаже встречаются модели никель-кадмиевого и никель-железного типа, а также гелевые батареи. Гель получается при добавлении различных химических веществ, либо проводится пропитка стекловолокном.

Несмотря на довольно большое количество различных источников питания, которые находятся в продаже, на сегодняшний день остаются востребованными свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом. При необходимости они могут обслуживаться путем добавления воды или специального раствора.

Серная кислота в аккумуляторе применяется в качестве связующего элемента. Подобное вещество получило широкое применение в различных отраслях промышленности, добавляется в синтетические красители.

При создании источника питания кислота разбавляется водой, так как при высокой концентрации она может разъедать основные элементы конструкции. Рекомендуемый показатель концентрации составляет 30−35%.

В продаже встречается несколько типов серной кислоты:

  1. Нитрозная или башенная. Показатель концентрации в этом случае достигает значение 75%, плотность 1,67 гр/м3. Название этой разновидности кислоты связано с особенностями метода производства. Во время химической реакции происходит образование кислоты и азота. При этом оксиды постоянно циркулируют при производстве.
  2. Аккумуляторная жидкостьСорт Олеум. Концентрация подобной кислоты составляет 104,5%. При поставке показатель плотности выдерживается на уровне 1,897%.
  3. Контактная. Поставляется подобная кислота при концентрации от 92 до 98%. Плотность сорта составляет 1,837%. Производство предусматривает применение обжигового газа, в ходе реакции происходит окисление основных элементов.
  4. Высокопроцентный олеум. Подобная кислота сегодня встречается в продаже крайне редко по причине высокой концентрации (114,6%), а также повышенной плотности (2,002 гр/см3).
  5. Аккумуляторная. Этот тип вещества имеет концентрацию 92%, а плотность составляет 1,833 гр/см3. Именно этот тип вещества рассматривается при поиске того, какая кислота в автомобильном аккумуляторе.

Электролит — это какая кислота, которая разводится в дистиллированной воде. Она должна обладать определенными качествами, при их изменении эксплуатационные характеристики изменяются.

Проходящие химические реакции

Свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение по причине их простой конструкции. Накопление заряда и его отдача происходит за счет электрохимических процессов, которые могут протекать только при условии наличия электролита. К особенностям подобных источников питания можно отнести следующие моменты:

  1.  электролит это какая кислотаКонструкция представлена сочетанием положительных и отрицательных пластин, которые погружены в водный раствор соляной кислоты.
  2. Пластины имеют проводящие ток решетки. При их изготовлении применяется свинец, в который добавляются различные легирующие элементы. Тип применяемых добавок зависит от типа аккумулятора.
  3. Решетка положительных электродов покрывается диоксидом свинца, отрицательные пластины черным порошком.
  4. Во многом электрические характеристики аккумуляторов зависят от плотности используемого применяемого электролита.

Для защиты конструкции от воздействия внешних факторов проводится создание герметичного корпуса, который имеет отверстие для отвода газов. Электролит может менять свою плотность в зависимости от степени зарядки аккумулятора.

Для машин применяется батарея, в которой применяется кислота с плотностью 1,835 гр/см3. При добавлении дистиллированной воды плотность становится 1,3 гр/см3. Сильная разрядка источника питания приводит к падению плотности по причине уменьшения количества кислоты.

Разрядка автомобильного АКБ

Распространенные свинцово-кислотные аккумуляторы не выдерживают глубокий разряд и большое количество циклов полной зарядки. Эта особенность также связана с особенностями проходимых электрохимических процессов. К особенностям процесса разрядки отнесем:

  1. В начале потери заряда происходит диффузия кислоты в электроды. Этот процесс связан с тем, что в активной массе электродов поры не забиваются сульфатом.
  2.  какая кислота в автомобильном аккумулятореПри постепенном забивании пор процесс диффузии притормаживается.
  3. Процесс разряда в теории может проходить до момента, пока электролит не станет чистой водой. На практике источник энергии приходится заменять при плотности 1,15 гр/см3.
  4. При столь низкой плотности выделяется огромное количество сульфата свинца, что приводит к закупориванию активной массы установленных пластин.
  5. Показатель плотности электролита учитывается для определения степени разряженности используемого аккумулятора. Для определения требуемого показателя может использоваться специальная таблица.

При глубокой разрядке автомобильный аккумулятор способен выдавать напряжение около 2,5 В при условии отсутствия внешней нагрузки. Подключение нагрузки приводит к падению показателя до 2,1 В всего за несколько минут. Падение напряжения можно связать с тем, что на отрицательной пластине начинает формироваться слой активного вещества.

Кислота в аккумуляторах машин

Разрядка автомобильного аккумулятора может проводиться при небольшом токе, который составляет 10% от номинальной мощности. При эксплуатации на протяжении часа напряжение падает до 2 В. Это связано с тем, что на пластинах также формируется определенное вещество, способное забирать поры активной массы. Подобные процессы становятся причиной стремительного роста внутреннего сопротивления, а также падения показателя концентрации электролита. Через некоторое время автомобильный аккумулятор полностью теряет свою способность накапливать и удерживать электрическую энергию.

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. Кислота в аккумуляторе автомобиля 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.

Отдельное внимание нужно уделить необслуживаемым аккумуляторам. У них сниженный показатель расхода воды, крышка имеет систему рециркуляции электролита. Однако существенно продлить срок службы конструкции можно за счет восполнения уровня жидкости путем ее добавления.

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.

Поднятие плотности электролита

Поднять уровень электролита намного проще, чем повысить или снизить значение плотности. При нагреве АКБ и в результате гидролиза воды плотность может существенно подняться. Именно поэтому проводится периодический долив дистиллированной воды. Слишком низкая плотность определяет то, что нужно добавлять кислоту.

При работе с кислотой рекомендуется одевать резиновые перчатки и защитные очки. При самостоятельном разводе электролита при применении кислоты и дистиллированной воды стоит учитывать, что при их соединении проходит химическая реакция и выделяется большое количество тепла. Слишком высокая температура становится причиной закипания воды и образования брызг, что очень опасно, так как вещество может попасть на открытые участки кожи.

При средней плотности 1,2 гр/см3 поднять ее можно следующим образом:

  1. Соляная кислота в аккумуляторе автомобиляДля начала проводится откачивание жидкости из банок, для чего можно использовать резиновую грушу. После этого проводится вливание электролита с требуемой плотностью для восполнения половины откаченного объема.
  2. Перемешать вещество можно путем подключения небольшой нагрузки. На процесс смешивания потребуется всего несколько минут.
  3. Следующий шаг заключается в замере плотности. Если она низкая, электролит заливается повторно.
  4. Проводится повторное перемешивается, количество жидкости восполняется до требуемого уровня.

Если жидкость имеет низкий показатель плотности в заряженном состоянии аккумулятора после проведения процедуры восстановления, то старый источник питания рекомендуется заменить на новый. При своевременном обслуживании можно продлить срок эксплуатации аккумулятора до 5−7 лет. В некоторых случаях АКБ уже с магазина поставляется с низким показателем плотности, что свидетельствует о неправильном хранении.

Кислота в автомобильных аккумуляторах

Знать, какая кислота в аккумуляторе автомобиля, обязан каждый водитель, самостоятельно обслуживающий своё транспортное средство. Этот вопрос вызван не праздным любопытством, имеющим цель расширить кругозор. Применяя знания такого рода на практике, можно не только продлить срок службы аккумуляторной батареи, но и избежать возникновения неприятных, а подчас и опасных ситуаций, в которые рискует попасть неподготовленный человек.

Для чего нужна кислота

Прежде чем приступать к описанию процессов, протекающих при разряде/заряде, стоит сразу сказать, какая кислота используется в аккумуляторе любого автомобиля – это серная (h3SO4), а не соляная или, например, фосфорная.

Она необходима для приготовления электролита – жидкости, в которой присутствуют заряженные частицы – ионы. Электролит представляет собой не просто пассивный раствор, в котором частицы воды и кислоты перемешаны друг с другом. Это активная жидкость, отличительная особенность которой – постоянное протекание в ней взаимно исключающих друг друга процессов – диссоциации и ассоциации.

В аккумуляторе присутствует серная кислота

При диссоциации, которая протекает лишь в водном растворе h3SO4. Молекулы кислоты образуют ионы с положительными и отрицательными зарядами:

Диссоциация кислоты

Параллельно с диссоциацией протекает обратный процесс – превращение ионов в молекулы кислоты. Полной ионизации электролита, а также полной нейтрализации заряженных частиц не происходит. Процессы находятся в динамическом равновесии, которое может измениться лишь под влиянием внешнего воздействия.

Именно наличие ионов и превращает раствор в электролит. Под влиянием электрического поля (во время зарядки) заряженные частицы переносят заряд к пластинам аккумулятора. При реакции между ионами и веществом пластин происходит высвобождение электронов. Они способны двигаться по проводнику при подключении его к электродам (их выводам).

Основные процессы, протекающие при разряде

Отрицательные пластины АКБ и их обмазка изготовлены из свинца (Pb), а у положительных активная масса имеет основой его диоксид (PbO2). Металлический свинец обладает большим количеством свободных электронов, чем его диоксид. Если положительную и отрицательную пластины соединить проводником, то разность потенциалов практически сразу уравновесится и электрический ток не возникнет.

Но если эти пластины погрузить в сернокислотный электролит, то перенос электронов вызовет химические реакции окисления металлического свинца и восстановления его диоксида:

PbO2 + SO42- + 4H++ 2e- = PbSO4 + h3O

Как видите, «конечными продуктами» этих реакций являются:

  1. Сульфат свинца PbSO4, образующийся на поверхности пластин.
  2. Вода.
  3. Свободные электроны (e-), благодаря которым и возникает электрический ток.

При достаточно продолжительном разряде серная кислота может полностью «израсходоваться» на образование сульфата и воды, в результате чего прекратятся химические реакции и свободные электроны не будут образовываться. Поэтому особенно ценным в плане практического использования свинцовых аккумуляторных батарей является возможность протекания обратных реакций при подключении к выводам электрического напряжения.

При зарядке сульфат свинца, прореагировав с водородом, снова становится серной кислотой, в результате чего плотность электролита восстанавливается, а поверхность пластин аккумулятора приобретает первоначальный состав.

Проверка плотности электролита

Состав электролита

Химический состав раствора прост – 35% серной кислоты + 65% воды. Такое соотношение обусловлено как необходимостью сохранить работоспособность батареи при низких температурах (до -65 С). А также избежать чрезмерной коррозии пластин – серная кислота очень агрессивна.

Разумеется, вода должна быть дистиллированной, а кислота соответствовать по чистоте ГОСТ 667-73, устанавливающему минимальные нормы содержания примесей.

При обслуживании аккумуляторов состав аккумуляторной кислоты оценивается по плотности, измеряемой ареометром. При температуре воздуха +20 С её значение должно быть 1,28 г/см3.

Но для автомобилистов необходимость самостоятельно изготавливать электролит для батареи практически отпадает. В автомагазинах продаётся как готовый раствор (плотностью 1,28 г/см3), так и корректирующий (1,4 г/см3). Также можно купить и дистиллированную воду – при необходимости её доливки.

Контроль за состоянием электролита

В первую очередь, на что должен обращать внимание владелец при уходе за батареей – это уровень электролита. Пластины должны быть полностью погружены в раствор. Расстояние от поверхности жидкости до верхнего края пластин – около 10-15 мм.

Знать, сколько жидкости должно быть в аккумуляторе, нужно лишь в тех случаях, когда вы собираетесь её поменять целиком. Объём электролита зависит от ёмкости АКБ, примерные его значения приведены в таблице:

Но замена электролита потребует слива отработанного раствора. Для чего потребуется сверлить корпус батареи и затем восстанавливать его целостность. Опрокидыванием выливать ни в коем случае нельзя. Шлаком, скопившемся на дне, можно спровоцировать замыкание пластин и окончательный выход АКБ из строя.

Поэтому уход за батареей, который имеет практическую значимость, сводится к возобновлению уровня электролита и контролю его плотности.

Практически все владельцы личного транспортного средства прекрасно знают о том, что в аккумуляторах есть кислота. Даже новички, которые только начинают постигать азы вождения, и то осведомлены касательно этого вопроса.

Многие из них слышали о кислотно-свинцовых аккумуляторах, но на деле так и не имеют представления, как именно работает это устройство. А между тем здесь протекают определенные химические реакции.

Какая кислота в аккумуляторе и для чего нужна

Большинство автомобилистов прекрасно знают, какая кислота залита в аккумуляторе. Но находятся и те, кто считают, что внутри аккумулятора ничего кроме дистиллированной воды (или дистиллята) нет. Другие же придерживаются мнения в пользу соляной кислоты, которое также неверно.

В любой автомобильной батарее содержится серная кислота — H2SO4. Если быть точнее, то речь идет о растворе серной кислоты с дистиллированной водой. Такая жидкость имеет общее название – электролит. Так какова роль серной кислоты?

Это основной компонент для работы АКБ. В отсутствие кислоты невозможен процесс заряда и разряда батареи. Это одна из самых активных разновидностей, которая способна вступать во взаимодействие практически с любым металлом, включая их оксиды. К тому же кислота может вступать в реакции обмена, а ее активность зависит от содержания воды.

Когда происходит заряд кислотного аккумулятора, пластины из чистого свинца (отрицательные) начинаются выделять электроны, которые принимаются решетками из оксида свинца (положительные). При разряде батареи происходит в точности до наоборот. Иными словами, когда пластины отдают электроны, они как бы «разрушаются» – происходит заряд, а при разряде они возвращаются обратно, что именуется «восстановлением».

И вот как раз для такого процесса разрушения – восстановления и нужна агрессивная среда в виде разбавленной серной кислоты. И без нее эффективность автомобильных батарей бы

Виды, Составы и Как приготовить

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом  можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Виды электролита

Электролиты бывают двух основных видов:

  • Кислотный.
  • Щелочной.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

электролит

Кислотный электролит

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:

  • Кислота.
  • Дистиллированная вода.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:

  • Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
  • Дистиллированную воду.
  • Аккумуляторную серную кислоту.

Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:

  • Защитные очки.
  • Устойчивый к кислоте фартук.
  • Резиновые перчатки.
  • Соду для нейтрализации действия кислоты.

Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:

  • В ёмкость наливают необходимое количество воды.
  • Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
  • Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
  • Дать отстояться смеси в течение 12 часов.

Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.

Порошок

Щелочной электролит

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:

  • В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
  • В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
  • Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
  • Отстаивается раствор в течение 3 часов.
  • Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.

Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.

корректирующий

Корректирующий электролит

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.

Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.

Прозрачный электролит

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Какую кислоту заливают в автомобильный аккумулятор

Каждому автомобилисту хорошо знакома проблема износа ресурса аккумуляторной батареи. Её приходится периодически заряжать, доливать специальную жидкость либо же вовсе приобретать новую.

Ресурс во многом зависит от того, в каком состоянии находится электролит. Это кислотно-водный раствор, находящийся внутри батареи.

Чтобы осуществлять контроль, требуется знать об особенностях используемой кислоты, её свойствах, характеристиках и понимать, как следует обслуживать АКБ в тех или иных ситуациях.

Зачем используется кислота

В упрощённом виде АКБ можно представить как обычную батарейку. Внутри располагается катод, анод и аккумуляторная жидкость. Она же электролит.

В состав электролита входит кислота и дистиллированная вода, смешанные в определённых пропорциях. Чтобы понять назначение кислоты, необходимо взглянуть на основные процессы, активно протекающие при разряде и заряде АКБ.

Кислота нужна для того, чтобы обеспечить появление тока. Она вступает в реакции с оксидами и металлами, что позволяет создать условия для работы устройства.

Подключая внешнюю нагрузку, реакция жидкости с оксидами и со свинцом запускает необходимые окислительно-восстановительные реакции. Причём они являются противоположными в зависимости от того, заряжается или разряжается батарея. Образование тока происходит за счёт выделения положительных электронов из свинца и приёма оксидов от отрицательной пластины. Передаются заряженные частицы за счёт электролита, залитого в АКБ.

В батарее предусмотрены контакты, на которых протекают различные процессы. А именно:

  • расходуется триоксид серы;
  • происходит восстановление оксида свинца на катоде;
  • выделяется вода;
  • появляется окись металла на аноде.

То есть при возникновении реакции кислота замещается водой. Из-за этого плотность электролита снижается. Если идёт заряд, процессы протекают в обратном направлении. Затем ток провоцирует электролиз, при котором вещество распадается на компоненты. Это кислород и водород. Они выделяются в газовом агрегатном состоянии. Потому раствор закипает. Вещества выходят из жидкости и обратно не возвращаются. От этого плотность увеличивается, поскольку оставшаяся в батарее кислота тяжёлая. Чтобы вернуть прежние параметры и восстановить баланс для лучшей работы АКБ, в неё требуется добавить воду.

В АКБ допускается применение только дистиллированной воды. В обычной водопроводной воде содержится большое количество примесей, при контакте с которыми батарея быстро выйдет из строя.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Применяемый вид кислоты

Одним из самых распространённых вопросов об АКБ является то, какую кислоту используют в аккумуляторе автомобиля.

Здесь есть разные теории и догадки. Одни считают, что в аккумуляторе автомобиля применяется сугубо соляная кислота. Другие, отвечая на вопрос о том, какая там кислота, говорят, что серная.

Нельзя сказать, что вопрос принципиальный для обычного автолюбителя, поскольку в чистом виде иметь дело с кислотой ему вряд ли придётся. Но при этом стоит знать, какая именно кислота находится в аккумуляторе. Это не соляная, а серная.

У серной кислоты есть ещё и другие названия. Это ангидрид или триоксид серы. Но наиболее распространена среди обывателей именно серная кислота.

Если у вас вдруг спросят, какая кислота в действительности заливается в автомобильный аккумулятор, смело и уверенно отвечайте, что серная.

Существуют различные виды АКБ, где могут применяться иные жидкости в качестве электролита. В никель-кидмиевых устройствах это щёлочь. Есть и гелевые аппараты, где электролит имеет достаточно вязкую структуру, хотя по сути внутри находится та же кислота.

Если же говорить о том, какую кислоту на производстве заливают именно в свинцово-кислотный аккумулятор, используемый на автомобилях, то это будет серная.

Концентрация вещества в электролите составляет от 30 до 35%. Всё остальное приходится на дистиллированную воду.

В редких случаях с завода концентрация кислоты превышает 35%. Для решения задач, стоящих перед автомобильными АКБ, даже 30% вполне достаточно.

Зная теперь, какая именно кислота используется в автомобильных аккумуляторах, в какой концентрации и соотношении, можно переходить к ответам на другие вопросы.

Объективно недостаточно знать лишь то, какую кислоту при производстве батарей для автомобиля заливают в аккумулятор и какое альтернативное название она носит. Если вы планируете самостоятельно обслуживать и контролировать состояние АКБ, следует несколько расширить базу своих знаний. В последующем вам предстоит добавлять в АКБ электролит или просто подливать воду. Это вполне обычный процесс для обслуживаемых батарей.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Концентрация и плотность

Концентрацией называют соотношение кислоты и дистиллированной воды. Чтобы не возникало сложностей с приготовлением раствора, в продаже доступны уже полностью готовые к использованию электролиты.

Но объективно самым важным параметром для АКБ считается плотность электролита.

Нормальным считается показатель в пределах от 1,07 до 1,3 г/см3. Меняя параметры, меняется и порог замерзания.

Плотность также влияет на электропроводимость, являющуюся обратно пропорциональной сопротивлению в автомобильной батарее.

Когда машина эксплуатируется в условиях низких температур, плотность рекомендуется поднять примерно до 1,3 г/см3. Да, с позиции показателей электропроводимости это не лучшее решение. Но если снизить плотность, жидкость может попросту замёрзнуть. А замерзание влечёт за собой разрыв банок и полный выход из строя АКБ.

Оптимальной же плотностью при минимальном сопротивлении считается 1,23г/см3.

В продаже представлены электролиты разной плотности, в зависимости от сезона, для которого они предназначены. Выбирайте те, которые соответствуют текущим погодным условиям.

Применение правильного электролита существенно продлевает срок службы всего аккумулятора.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Контроль состояния

Одной из главных задач, стоящей перед автовладельцем, под капотом машины которого установлена свинцово-кислотная обслуживаемая батарея, является своевременный контроль состояния электролита.

Помимо уровня, необходимо следить и за показателями плотности.

Уровень проверяется довольно просто. Для этого потребуется взять стеклянную трубочку или корпус от прозрачной ручки. Далее выполняются такие операции:

  • откручиваются пробки на всех банках АКБ;
  • трубочка погружается в батарею до уровня пластин;
  • верхний конец трубочки зажимается плотно пальцем;
  • измерительный прибор поднимается.

Принято считать, что оптимальный уровень должен составлять в пределах от 10 до 15 миллиметров.

Если проверка показала меньшее значение, тогда необходимо долить электролит. Заливать выше оптимального уровня также не рекомендуется.

Срок службы

Теперь вы знаете, какую кислоту при производстве и дальнейшем обслуживании добавляют в автомобильный аккумулятор.

Ведётся много споров касательно того, какой эксплуатационный период у раствора. На самом деле срока годности он не имеет. Период службы определяется эффективностью выполняемых функций. Пока электролит справляется со своими задачами, он считается пригодным к использованию.

Срок службы вещества зависит от:

  • плотности используемого электролита;
  • температуры, в которой эксплуатируется батарея;
  • уровня заряда АКБ.

Если поддерживать эти параметры в оптимальных значениях, тогда и кислота будет служить достаточно долго.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Повышение плотности электролита

Если текущая плотность используемой кислоты в аккумуляторе автомобиля очень высокая, тогда достаточно добавить в банки воды, и показатели будут оптимизированы.

Но в обратном направлении этот приём не работает. Добавляя воду, увеличить кислотность точно не получится.

Плотность вещества в АКБ регулируется уровнем заряда АКБ.

Объяснить это просто. По завершению окислительно-восстановительных реакций вода может распадаться и теряться. Из-за этого концентрация кислоты будет увеличиваться. Используя зарядные устройства, можно компенсировать недостаточную плотность. Если этот метод не помогает, тогда в батарею требуется залить электролит корректирующего типа.

На практике концентрация обычно повышается путём полной замены электролита либо же за счёт добавления разбавленной кислоты.

Используя метод разбавления, нужно выполнить такие операции, причём для каждой банки аккумуляторной батареи:

  • С помощью шприца или медицинской груши постепенно откачать максимально возможное количество жидкости.
  • Добавить в банку половину её объёма разбавленную концентрированную кислоту с плотностью около 1,26-1,28 г/см3.
  • Подать нагрузку на выводы с минимальной мощностью, что позволит тщательно перемешать компоненты.

Замеряя плотность, не забывайте проверять уровень. Если после проведённых манипуляций никаких изменений не наблюдается, тогда добавляется ещё часть электролита. Постепенно контролируя параметры аккумулятора, создаются оптимальные значения концентрации.

Если при проверке плотности обнаруживаются значения ниже 1,2 г/см3, тогда выход только один. Это полная замена электролита, поскольку путём разбавления повысить уровень до нужных значений уже не получится.

Серная кислота, даже в разбавленном виде, очень концентрированная и опасная для кожных покровов и слизистых оболочек.

В процессе работы нужно обязательно предварительно подумать о средствах защиты. Работать с электролитом лучше в резиновых перчатках, очках и в прорезиненном фартуке.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Как правильно заливать и доливать раствор

Особой потребности отдельно приобретать серную кислоту и дистиллированную воду не обязательно. Последняя находится в свободной продаже, в то время как кислоты заполучить намного сложнее.

Поэтому для автомобилистов просто продают уже готовые растворы электролита. Их смешивают в соответствующих пропорциях, и получают составы для разных ситуаций и времени года. К примеру, для получения электролита плотностью 1,29 г/см3, на 1 литр дистиллята добавляется 360 мл. кислоты. То есть здесь соотношение составляет 1 к 3.

Техника безопасности гласит, что добавлять при смешивании можно только кислоту в воду. Добавлять воду в кислоту запрещается, поскольку есть высокая вероятность возникновения реакции, при которой будет выделяться тепло и брызги.

Это потенциально очень опасно для человека. Поэтому запомните, что только в воду добавляется кислота, а не наоборот.

Сам же процесс заливки и доливки выглядит следующим образом:

  • Заливать или доливать электролит рекомендуется с помощью полиэтиленовой или стеклянной трубки.
  • Уровень вещества в аккумуляторе автомобиля должен находиться в пределах от 10 до 15 мм над пластинами из свинца.
  • Добавив необходимое количество раствора, аккумулятор стоит оставить в покое примерно на 2 часа. Но бывает так, что за это время плотность успевает упасть.
  • Затем аккумулятор следует зарядить током. Его значение должно быть в 10 раз меньше, чем ёмкость батареи.
  • Зарядка на низком токе продолжается в течение 4 часов.

С целью профилактики и поддержания оптимального состояния, проверка плотности проводится с интервалом в 2-3 месяца. Минимум 3-4 раза в год этот показатель нужно обязательно проверять. Сделать это можно с помощью ареометра.

Как сделать электролит

Создавать себе дополнительные трудности хотят далеко не все. Поэтому самым простым решением станет покупка уже готового раствора из дистиллированной воды и серной кислоты в специализированных магазинах.

Но есть и те, кто предпочитает всё делать своими руками, чтобы быть уверенным в качестве, или просто имея желание научиться чему-то новому.

Чтобы приготовить электролит, потребуется подготовить набор, состоящий из:

  • дистиллированной воды;
  • серной кислоты;
  • ёмкости из подходящего материала;
  • эбонитовой палочки.

Касательно ёмкости определиться не сложно. Обычно применяют тару из керамики или стекла. Заливать состав в обычную пластиковую бутылку нельзя. Её может разъесть, и вещество выльется. А эбонитовая палочка выполняет функцию инструмента для перемешивания.

В подготовленную ёмкость заливается вода, а уже в воду постепенно добавляется кислота. В зависимости от необходимой плотности, компоненты смешиваются в соответствующих пропорциях. Чаще всего это 1 к 3, где воды в 3 раза больше, чем кислоты.

Но сразу после перемешивания заливать жидкость в аккумулятор нельзя. Необходимо плотно накрыть крышкой ёмкость и оставить минимум на 24 часа. Это требуется, чтобы состав остыл и выпал весь осадок. Всё, раствор готов к использованию.

Как видите, не так всё просто с этими свинцово-кислотными аккумуляторами. Они относятся к категории обслуживаемых, а потому требуют к себе повышенного внимания и периодического контроля. Проверять уровень не сложно, а вот перспектива заливать электролит или добавлять постоянно воду привлекает далеко не всех.

Поэтому всё чаще автовладельцы отказываются от обслуживаемых АКБ и переходят на более современные аналоги, в которых следить требуется только за уровнем заряда. Ничего заливать, добавлять и смешивать уже не нужно.

Электролит для автомобильных аккумуляторов

Что такое электролит, его функции

Электролит в аккумуляторе автомобиля — это особая жидкость, обеспечивающая необходимое накопление энергии. От состава и качества такого проводника во многом зависит производительность и срок службы баратеи. Этот показатель измеряется циклами зарядка-разрядка и может отличаться для различных типов аккумулятора. Непосредственно в самом электролите происходит сохранение энергии после подзарядки. Большинство современных аккумуляторов работают с использованием электролитных растворов.

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторные батареи можно классифицировать по типу используемых веществ. В основном они представлены двумя типами АКБ: щелочными и кислотными. Уже по названию становится понятно, что у них совершенно разная среда электролитного раствора. При покупке или замене жидкости необходимо учитывать этот момент, иначе батарея придет в негодность.

Состав электролитных растворов:

  • Для щелочных АКБ используется смесь дистиллированной воды с растворенными в ней солями металлов.
  • Кислотные аккумуляторы в качестве проводника используют раствор серной кислоты. Его плотность должна быть в пределах 1,1-1,3 гр/см³. Для самостоятельного приготовления раствора необходимо смешать кислоту и дистиллированную воду.

Недостатком подобных устройств можно считать необходимость регулярного осмотра и доливки в емкость дистиллированной воды. Батарея может выйти из строя при использовании обычной воды или другой подобной жидкости. Дело в том, что дистиллированная вода очищена от подавляющего большинства минеральных примесей. При использовании обычной жидкости, эти элементы вступают в реакцию с кислотой, что приводит к выпадению осадка и появлению налета на пластинах АКБ. Применение дистиллированной воды хорошего качества позволит избежать таких ситуаций и продлит срок полезной эксплуатации батареи.

Процесс изготовления электролита

Для дозаливки АКБ используется только дистиллированная вода, но этот момент относится к приобретенной батарее с уже набранным электролитным раствором. Если же аккумулятор продавался «сухим», приготовить раствор и осуществить его заливку придется самостоятельно. С этим справится любой человек, главное — соблюдать меры безопасности и пропорции разведения веществ.

Для приготовления такого раствора используется серная кислота именно для АКБ. Она подвергается более высокой степени очистки, а ее плотность обычно составляет 1,84 гр/см³. Применение других типов веществ не может обеспечить необходимую чистоту и концентрацию раствора. Если самостоятельное приготовление вызывает затруднения, можно также использовать готовую купленную жидкость для дозаливки АКБ.

Приготовление электролита с кислой средой:

  1. Емкость для разведения используется исключительно керамическая или из эбонита. Стекло быстро приходит в негодность вследствие агрессивного воздействия кислоты. Объем емкости также имеет значение и должен составлять не менее четырех литров.
  2. Подходящий инструмент для размешивания раствора. Он также должен обладать стойкостью к кислой среде.
  3. Ареометр — специальный прибор, измеряющий плотность жидкости. Для конкретного случая он должен определять плотность раствора кислоты (продается в автомагазинах).
  4. Защитное снаряжение, включающее не только плотную одежду (рабочий фартук), но и перчатки, а также очки для защиты органов зрения.
  5. В первую очередь необходимо промыть все элементы, с которыми будет впоследствии контактировать химикаты, дистиллированной водой. Это позволит избежать попадания в раствор посторонних примесей.
  6. Важный момент: в емкость сначала наливают воду, а уже затем добавляют кислоту. Обратная последовательность вызовет бурную химическую реакцию с сильным повышением температуры. При такой ситуации трудно будет избежать ожогов и порчи окружающей обстановки, поэтому это правило следует запомнить обязательно.
  7. При добавлении кислоты в жидкость, необходимо тщательно медленными движениями перемешать раствор, добиваясь однородного состояния.
  8. Плотность электролитного раствора зависит от марки АКБ, поэтому этот момент обязательно стоит посмотреть в инструкции оборудования.
  9. Для приготовления одного литра раствора следует взять 0,35 л серной кислоты и 0,7 — воды. При смешении, объем жидкости немного уменьшается. Кроме того, следует учитывать и температуру раствора, которая также влияет на его плотность. Желательно проводить замеры несколько раз, а использовать готовый раствор только после того, как окончательно убедитесь в его пригодности.

Заливка раствора в АКБ осуществляется при помощи воронки и все того же инструмента для помешивания. Делать это необходимо очень аккуратно, чтобы не вызвать нежелательных химических реакций в батарее. Остатки раствора не стоит утилизировать. Они пригодятся для дозаправки АКБ, поэтому их переливают в стеклянную емкость, плотно закрывают и обязательно маркируют с указанием даты приготовления. Это необходимо, чтобы исключить риск использования негодного уже раствора, а также не перепутать емкость с другими техническими веществами.

Срок службы электролита

Непосредственно сам раствор может храниться длительный срок без потери основных характеристик. Для того, чтобы предупредить выпадение осадка, следует прятать емкость от прямых солнечных лучей и сильных температурных перепадов. Что касается электролита, уже залитого в батарею, его пригодность определить будет сложней, ведь на это влияют многие факторы.

На срок полезной эксплуатации АКБ влияют следующие факторы:

  • Регулярная зарядка батареи.
  • Поддержание комфортного температурного режима.
  • Осмотр и дозаправка электролитом.
  • Использование исключительно качественных химических веществ для приготовления раствора.

Точный период использования аккумулятора определить достаточно сложно. На это также влияет марка машины, оснащение дополнительными функциями и интенсивность эксплуатации авто. Кроме того, не так уж редко встречается и заводской брак, при котором из строя выходит вроде бы недавно приобретенная батарея. Обычно производители рекомендуют заменять аккумулятор каждые три-пять лет, но в современных реалиях многие автолюбители не расстаются с ним на протяжении пяти-семи лет.

Как контролировать электролит

Электролит для кислотных аккумуляторов, впрочем, как и для его щелочных аналогов, не имеет фактического срока годности. Обычно сухозаряженная батарея заправляется только раз, после чего осуществляется доливка раствора при необходимости до нужного уровня. Полная замена раствора понадобится нечасто, обычно в случае его помутнения вследствие использования обычной или некачественной дистиллированной воды.

Плотность электролита летом и зимой

В зависимости от температурных режимов эксплуатации авто, необходимо контролировать и плотность используемого электролитного раствора. Для этого необходимо уяснить несколько правил, а также внимательно изучить инструкцию по эксплуатации именно вашего типа батареи.

Что важно знать:

  • В северных регионах с суровыми зимами плотность электролита должна быть в пределах 1,27-1,29 гр/см³.
  • Для Средней полосы с умеренным климатом предпочтительная плотность электролита от 1,25-1,27 гр/см³.
  • В южной части страны плотность электролитного раствора варьируется в пределах 1,23-1,25 гр/см³.

Для продолжительной работы аккумулятора рекомендуется снимать устройство при длительном простое (например, на ночь). Считается, что окружающая температура ниже 30 градусов мороза отбирает у батареи более 50% заряда, что негативно влияет на ее дальнейшую эксплуатацию. Также необходимо знать, какой электролит заливать в аккумулятор летом. Он должен иметь меньшую плотность, нежели «зимний» вариант. Это облегчит прохождение и накопление разряда, а также положительно скажется на продолжительности эксплуатации батареи.

Как добиться нужной плотности в аккумуляторе

При самостоятельном изготовлении раствора, необходимо не только знать, из чего состоит электролит. Главное требование — обеспечение нужной плотности жидкости, чтобы заряд хорошо сохранялся в такой среде. Для контроля и проверки этого показателя применяется простой и доступный прибор — ареометр. Он работает по принципу закона Архимеда и показывает плотность жидкости. При недостаточном ее уровне, раствор разбавляется кислотой, а если необходимо понизить плотность — добавляется дистиллированная вода.

Электролитный раствор обеспечивает работу аккумуляторной батареи, а также определяет ее производительность. При правильном подходе, эта жидкость в обязательном порядке периодически тестируется, доливается, либо заменяется полностью. На работу АКБ в большей мере влияет и температура окружающего воздуха, поэтому в особо суровые морозы стоит заносить аккумулятор в тепло. Какой электролит заливать в аккумулятор зимой, а также другие нюансы приготовления и применения этого проводника рассмотрены в нашей информации.

Кислотные аккумуляторы; чтобы больше не было отвратительно читать то что люди о них пишут

Случайно узрел статью с комментариями к ней, и так злость во мне закипела по поводу безграмотности людей в области кислотных (свинцовых в простонародье) аккумуляторов, что не выдержал и решил написать «гикам» (чтобы быть гиком, как оказывается, мало купить дорогой телефон) краткую статью об аккумуляторах. С рассмотрением тех ошибок, которые мне постоянно мусолят глаза и вызывают праведное желание их исправить.

Начнем с названия. Я очень часто вижу что тремя буквами А-К-Б называют все что можно зарядить, абсолютно любой аккумулятор. Особенно тремя буквами люди любят называть аккумуляторы типа Li-ion. На самом-же деле АКБ аббревиатура от Аккумуляторная Кислотная Батарея. Под ними подразумевается лишь один тип аккумулятора — свинцовый кислотный. С современной точки зрения это название вызывает некоторый когнитивный диссонанс т.к. на данный момент значение слова «батарейка» т.е. гальванического элемента который зарядить нельзя перешло на слово «батарея». И получается как будто бы из-за слова «аккумуляторная» это аккумулятор который зарядить можно, а из-за слова «батарея» это как будто батарейка которую зарядить нельзя. В реальности-же батарея — просто цепь гальванических элементов и со словом «батарейка» имеет общий лишь корень.

Далее перейдем к некоторым мифам, а именно главный миф — АКБ для автомобиля имеет некие существенные отличия от АКБ для ИБП. И вот нельзя их применять и там и там.


С химической точки зрения любые АКБ абсолютно одинаковы. Как-же они устроены? Очень кратко — если аккумулятор заряжен, то один электрод представляет собой свинцовую решетку с нанесенной на нее пастой из PbO2, второй -такую-же решетку с пастой губчатого свинца. Электролитом служит раствор серной кислоты. В процессе разряда PbO2 восстанавливается и взаимодействуя с серной кислотой образует PbSO4. Свинец на другом электроде окисляется и опять-же образует PbSO4. В конце разрядки мы имеем обе решетчатые пластины заполненные (более или менее) сульфатом свинца. При зарядке аккумулятора происходит электролиз и из сульфата свинца вновь образуется диоксид и металлический свинец. Конечно-же, тут нужно подчеркнуть, что электроды при этом не равны и путать их полярность не стоит т.к. еще на стадии производства в намазку электродов вводятся соответствующие добавки, улучшающие их эксплуатационные свойства. При этом добавки полезные для одного электрода вредны для другого. В очень старые времена, где-то в начале прошлого века, в условиях простых аккумуляторов, вероятно, была допустима переполюсовка аккумулятора по ошибке или с какими-то целями и он какое-то время после этого работал. В том что она допустима сейчас я сомневаюсь.

Таких ячеек в 12В аккумуляторе 6 шт, в 6В — 3 шт. и т.д. Многих вводит в заблуждение значение напряжения на аккумуляторах. Причем значений напряжения номинального, заряда, разряда. С одной стороны, аккумуляторы называются 12В (и 6В, 24В тоже есть, по-моему, даже 4В изредка встречаются) но на корпусе тех-же аккумуляторов для ИБП производитель указывает напряжение выше 13.5В.

Например:


Тут мы видим, что в форсированном режиме напряжение заряда может быть аж 15В.

Все разъяснит кривая напряжения на АКБ:

image

Слева мы видим напряжение для аккумулятора из 12 ячеек (24В номинальных), 6 (12В номинальных) и, самое полезное, для одной ячейки. Там-же отмечены области нежелательных напряжений при разряде/ заряде. Из кривой можно сделать выводы:

1 Напряжение 12В, 24В и т.д. являются номинальными и показывают лишь число гальванических ячеек (путем деления на два) в батарее. Это просто название для удобства.

2 Напряжение при заряде могут достигать 2.5 В/ ячейку что для 12В аккумулятора соответствует 15В.

3 Напряжение заряженной батареи считается допустимым при значении 2.1-2.2 В/ячейку, что для 12В аккумулятора соответствует 12.6-13.2В.

Теоретически, батарею можно зарядить и до значений 2.4 В/ячейку или даже немного выше, однако, такая зарядка будет негативно сказываться как на состоянии электродов, так и на концентрации электролита. Однажды, перед сдачей в утиль, я легко зарядил 12В батарею до напряжения ок. 14.5В (уже не помню точное значение).

Итак, автор статьи с которой я начал, решил, что напряжение заряда автомобильной АКБ и АКБ от ИБП отличаются. Это неверно, у них одинаковый тип электродов и одинаковая концентрация серной кислоты в электролите (подобранная давным-давно экспериментальным путем, чтобы предоставлять максимальное напряжение и минимальном саморазряде). Однако, что-же происходит в батарее, почему ее нельзя заряжать при слишком высоком значении напряжения?

Почему в автомобильную АКБ нужно подливать воду, а в АКБ от ИБП не нужно? Эти вопросы позволяют нам плавно перейти в область напряжения разложения воды. Как я написал выше, при зарядке аккумулятора происходит электролиз. Однако, не весь ток расходуется на превращение PbSO4 в PbO2 и Pb. Часть тока будет неизбежно расходоваться и на разложение воды, составляющей значительную часть электролита:

2H2O = 2H2 + O2

Теоретический расчет дает значение напряжения для этой реакции ок. 1.2В. Напоминаю, что напряжение на ячейке при заряде заведомо более 2В. К счастью, активно вода начинает разлагаться только выше 2В, а в промышленности для получения водорода и кислорода из нее процесс ведут и вовсе при 2.1-2.6В (при повышенной температуре). Как бы то ни было, тут мы приходим к выводу, что в конце процесса заряда АКБ будет неизбежно происходить процесс разложения воды в электролите на элементы. Образующиеся кислород и водород попросту улетучиваются из сферы реакции. Про них бытуют следующие мифы:

1. Водород крайне взрывоопасен! Перезарядишь аккумулятор и как минимум лишишься комнаты где тот был!

На самом деле, водорода в процессе электролиза выделяется ничтожно мало по сравнению с объемом комнаты. Водород взрывается при концентрации от 4% в воздухе. Если мы допустим, что электролиз ведется в комнате размером 3*3*3 метра или 27 метров куб., то нам понадобится наполнить помещение 27*0.04=1.1 метров куб. водорода. Для получения такого количества h3 нужно было бы полностью разложить ок. 49 моль воды или 884 грамма ее. Если кто-то наблюдал электролиз, то поймет насколько это много. Или попробуем перейти ко времени. При силе тока в стандартной зарядке для крупногабаритных АКБ в 6А, уравнение Фарадея дает время, необходимое для получения этого количества водорода, аж 437 часов или 18.2 дня. Чтобы наполнить комнату водородом до взрывоопасной концентрации нужно забыть про зарядку на 2 с половиной недели! Но даже если это случится, концентрация серной кислоты просто будет расти пока ее раствор не приобретет слишком высокое сопротивление для жалких 12В зарядки и сила тока не станет ничтожной. Да и водород попросту улетучится.

Очень редко случаются взрывы непосредственно в корпусах крупногабаритных АКБ из-за того, что выделяющийся водород по какой-то причине не может покинуть замкнутого пространства. Но и в этом случае нечего страшного не бывает — чаще всего взрыва хватает только на небольшую деформацию верхней части корпуса, но не на разрыв свинцовых соединений. И АКБ еще может работать дальше даже после таких повреждений.

2. При электролизе может образоваться смертельно ядовитый и, не менее взрывоопасный чем водород, сероводород!

Не наш, периодически попадался миф в англоязычных постах. Теоретически конечно возможно подать такое большое напряжение и создать т.о. такую большую силу тока, что на катоде начнется процесс восстановления сульфат-иона. Напряжение для этого будет достаточным, а продукты восстановления не будут успевать диффундировать подальше от электрода и восстановление будет идти дальше. Но зарядка в пределах десятка-трех вольт и с ограничением силы тока в 6А на такое едва ли способна. Однажды, я наблюдал процесс восстановления сульфата до SO2, да, это возможно; однокурсницы по ошибке что-то сделали не то во время опыта. Но это большая редкость т.к. там концентрация серной кислоты была заметно выше той, что используется в АКБ, была иная конструкция электрода и иной его материал и, естественно, напряжения и сила тока были были непомерными. И SO2 не H2S.

3. При электролизе мышьяк и сурьма из материала решеток будут восстанавливаться до ядовитых арсина и стибина!

Действительно, решетки содержат относительно много сурьмы, мышьяка в современных решетках, вероятно, нет вообще. При работе АКБ та решетка на которой происходит восстановление, т.е. катод, разрушению не может подвергаться. Выделяйся даже каким-то образом стибин, он бы тут-же взаимодействовал с PbSO4, восстанавливая его до металла.

Однако, некоторая практическая неприятность тут есть. Газообразные водород и кислород могут увлекать за собой капельки электролита, создавая аэрозоль серной кислоты. Аэрозоль серной кислоты, даже концентрированной, для человека не опасен и просто вызывает кашель. Однако, серная кислота — кошмар для тканей и бумаги. Стоит даже небольшому количеству серной кислоты попасть на одежду и там обязательно появятся дырки или ткань разорвется по этому месту. Через недели, если кислоты много, через месяц, но одежда истлеет.

Так что газовыделения опасаться не стоит с бытовой точки зрения или стоит, но нужно ориентироваться именно на аэрозоль серной кислоты.

Итак, вода начала разлагаться на водород кислород, ее в электролите становится все меньше, что-же дальше? Если это АКБ в котором электролит просто налит в виде слоя жидкости, то начнется повышение саморазряда из-за повышения концентрации серной кислоты. Занятно, что это будет сопровождаться небольшим повышением напряжения (концентрация кислоты растет) на ячейке. Именно поэтому автовладельцы должны постоянно контролировать концентрацию серной кислоты в своих АКБ (при помощи ареометра) и доливать туда воду. Процедура доливания воды — необходимая часть процесса обслуживания любой АКБ. Кроме одного их типа, и мы сейчас об этом поговорим.

Иметь аккумулятор в котором болтается слой едкой, по отношению к металлам, жидкости конечно-же неудобно, а потому попытки избавиться непосредственно от жидкости предпринимались давно, начались чуть ли не в первой половине 20-го века. К слову сказать, не то чтобы слой серной кислоты прямо плескался вокруг электродов. В реальности она неплохо распределена между электродами и окружающими их сепараторами даже в дешевых моделях. Итак, первым вариантом было использование стекловолокна. Достаточно просто окружить электроды стекловолокном которое пропитано серной кислотой и большинство проблем решится. Этот тип АКБ носит название AGM (absorbent glass mat) и таких АКБ для ИБП подавляющее большинство. Хотя такие АКБ малого форм-фактора и зачастую позиционируются как те, которые можно эксплуатировать в любом положении, с этим нельзя вполне согласиться. Вскрытие крышки стандартного дешевого AGM аккумулятора показывает, что никаких особых крышек там нет, а следовательно, электролит от вытекания удерживают лишь капиллярные силы. Я почти уверен, что если погонять AGM аккумулятор перевернутым вверх дном, то уже после одной зарядки из него польется серная кислота под давление газов.

Второй распространенный тип интереснее, это т.н. гелевые АКБ. А получаются они благодаря следующему. Если подкислять растворимые силикаты, то будет происходить выделение кремневой кислоты:

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SiO2 + H2O

Если исходный раствор силиката не отличается качеством, то кремневая кислота будет выделяться в виде стекловидной массы, но если он достаточно чист, то кремневая кислота осадится в виде красивого куска однородного полупрозрачного геля. На этом и основан способ получения гелевых АКБ — простое добавление силикатов к электролиту вызывает его затвердение в гелеобразную массу. Соответственно, вытекать оттуда уже нечему и АКБ действительно можно эксплуатировать в любом положении. Сам по себе процесс образования геля не повышает емкости АКБ и не улучшает его качеств, однако, производители его используют при производстве наиболее качественных моделей, а потому эти АКБ отличаются высоким качеством и большей емкостью. Занятно, что в обоих случаях носителем электролита является SiO2 в той или иной форме.

Оба типа АКБ объединяются в славный тип VRLA — valve-regulated lead-acid battery который и применяется в ИБП. Формально они считаются необслуживаемыми и терпящими эксплуатацию в любом положении, но это не совсем так. Более того, многие уже встречались с эффектом, когда буквально несколько мл воды возвращают к жизни, казалось бы, дохлую АКБ от ИБП. Так получается, потому что и эти аккумуляторы не капли не застрахованы от электролиза воды в электролите, а следовательно, и пересыхания. Все происходит точно так-же, как в крупногабаритных АКБ. А вот самые дорогие и крутые необслуживаемые АКБ содержат катализатор для рекомбинации выделяющихся газов обратно в воду и вот уже у них корпус действительно выполнен абсолютно герметичным. Обращаю внимание, что по-настоящему герметичным и необслуживаемым может быть и аккумулятор типа AGM и GEL, но они-же могут ими и не быть и не содержать катализатора рекомбинации кислорода и водорода. Тогда, несмотря на казалось бы продвинутую конструкцию, пользователю придется либо чаще покупать новые аккумуляторы, либо доливать воду при помощи шприца.

Хотелось бы добавить несколько слов о режимах разряда. Производители АКБ указывают какой ток максимально допустим для той или иной модели, но нужно понимать, что аккумулятор — просто смесь химических веществ и ЭДС генерируется исключительно химическим путем. Это не конденсатор который, по электрогидравлической аналогии, можно сравнить с неким механическим сосудом (с гибкой мембраной). Хотя АКБ могут выдавать очень большие значения силы тока, в реальности они лучше всего эксплуатируются как раз при небольших токах, что в разряде, что в заряде. Поэтому ИБП, рассчитанные на заряды небольших АКБ, при работе с крупногабаритными будут заряжать их в наиболее щадящем режиме. Впрочем, в течении далеко не одних суток. Интересно обратить внимание на то, что чем выше мощность ИБП, тем больше аккумуляторов последовательно предпочитает собирать производитель. Тут все логично — большие токи разряда маленькие АКБ выдерживают очень плохо.

Подводя итоги:

1. Малогабаритные и крупногабаритные АКБ идентичны по устройству.

2. Для подавляющего большинства АКБ любого размера доливание воды является необходимой частью текущего обслуживания.

3. Лишь немногие из дорогих моделей АКБ содержат механизм рекомбинации газов и могут быть названы действительно необслуживаемыми.

4. Сам по себе водород, который выделяется при заряде (а это равно постоянной работе в ИБП) АКБ, не является существенной угрозой или проблемой.

5. Нужно очень внимательно работать с АКБ, тщательно избегая пролива даже малейших капель электролита, или лишитесь одежды.

6. Разряд и заряд малыми токами являются наиболее предпочтительными режимами эксплуатации АКБ.

Какие химические вещества используются в аккумуляторах?

Для изготовления батареи требуются определенные детали, состоящие из металлов и химикатов, которые влияют на стоимость батарей.

Давайте обсудим основные химические вещества, участвующие в производстве батареи:

a) Корпус батареи: Основная идея герметизации батареи корпусом батареи состоит в сохранении безопасности корпуса батареи, который является основным источником преобразования химической энергии в электрическую.Этот кожух изготавливается слоями, созданными из различного сырья, и может включать один или два, например, слой полиэтилентерефталата, слой полипропилена и слой полимера или слои карбонизированного пластика.

b) Химический состав батареи: Чтобы выполнять свою основную функцию генерации тока для питания различных устройств, батарея должна содержать различные типы химической основы, которые различаются в зависимости от типа батареи:

и. Никель-кадмиевые батареи, в которых используется никель и кадмий, для длительного срока службы, расширенного температурного диапазона и высокой скорости разряда.

ii. Углеродно-цинковая батарея. Углеродно-цинковая батарея содержит диоксид марганца в качестве катода, цинк в качестве анода и хлорид цинка или хлорид аммония в качестве электролита.

lithium-air-battery-image-01

iii. Свинцово-кислотные батареи: Свинцово-кислотные батареи содержат: диоксид свинца и металлический свинец в качестве анода и серную кислоту (электролит)

iv. Литий-ионные батареи: в батареях этого типа могут использоваться различные вещества, однако лучшая комбинация — это углерод в качестве анода и оксид лития-кобальта в качестве катода.

v. Многоразовые щелочные батареи: анод представляет собой цинковый порошок, а катод — из смеси диоксида марганца. Батарея получила свое название от электролита гидроксида калия, который является растворимым веществом.

c) Электролит батареи: Электролит — это среда, которая позволяет электронам течь между двумя электродами (анодом и катодом). Электролит — это проводящий химикат, состоящий из соли, основания или кислоты, растворенных в растворителе, образуя раствор, который становится проводником электричества.К химическим веществам, которые являются электролитами, относятся: хлорид натрия, хлорная кислота, азотная кислота, нитрат калия, соляная кислота, нитрат калия, серная кислота, гидроксид натрия, гидроксид магния и ацетат натрия.

См. Также:

Металлы, используемые в батареях

Электролит батареи

,

Различные типы батарей и их применение

Батарея — это совокупность одной или нескольких ячеек, которые подвергаются химическим реакциям, создавая поток электронов в цепи. В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и улучшений, и в результате в настоящее время во всем мире испытываются и используются прорывные технологии. Батареи вошли в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Поскольку генерировалось достаточное количество энергии, важно было сохранить энергию, чтобы ее можно было использовать при отключении генерации или когда есть потребность в питании автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети.Здесь следует отметить, что в батареях можно хранить только постоянный ток, а переменный ток — нельзя.

Батарейные элементы обычно состоят из трех основных компонентов;

  1. Анод (отрицательный электрод)
  2. Катод (положительный электрод)
  3. Электролиты

Анод — это отрицательный электрод, который производит электроны во внешнюю цепь, к которой подключен аккумулятор. Когда батареи подключены, на аноде инициируется накопление электронов, которое вызывает разность потенциалов между двумя электродами.Затем электроны естественным образом пытаются перераспределиться, этому препятствует электролит, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает свободный путь для движения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен.

Типы аккумуляторов

Батареи обычно можно разделить на различные категории и типы, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми из них можно выделить два основных типа батарей;

  1. Первичные батареи
  2. Вторичные батареи

1.Первичные батареи

Первичные батареи — это батареи, которые нельзя перезарядить. после разрядки. Первичные батареи состоят из электрохимических элементов, электрохимическая реакция которых необратима.

Первичные батареи существуют в различных формах , от батарейки типа «таблетка» до батареек типа AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример этого — устройства военного класса и оборудование с батарейным питанием.Использовать аккумуляторные батареи будет непрактично, так как перезарядка батареи будет последним, о чем будут думать солдаты. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, и системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея прослужила как можно дольше.

Primary Batteries

Некоторые другие примеров устройств, использующих первичные батареи, включают ; Стрелки, трекеры животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки, и это лишь некоторые из них.

Самым популярным типом первичных батарей являются щелочные батареи . Они обладают высокой удельной энергией, экологически безопасны, экономичны и не протекают даже при полной разрядке. Их можно хранить в течение нескольких лет, они имеют хорошие показатели безопасности и могут перевозиться в самолетах без соблюдения транспортных и других правил ООН. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает их использование устройствами с низким потреблением тока, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

2. Аккумуляторы вторичные

Вторичные батареи — это батареи с электрохимическими элементами, химические реакции которых можно обратить вспять, подав на батарею определенное напряжение в обратном направлении. Также называемые перезаряжаемыми батареями , вторичные элементы, в отличие от первичных, могут перезаряжаться после того, как энергия на батарее будет израсходована.

Они обычно используются в приложениях с высоким энергопотреблением и других сценариях, где будет либо слишком дорого, либо нецелесообразно использовать однозарядные батареи.Вторичные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , и других гаджетов и приборов, в то время как сверхмощные батареи используются для питания различных электромобилей и других приложений с высоким энергопотреблением, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания вместе с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения аккумуляторных батарей всегда намного выше, чем у первичных батарей, в долгосрочной перспективе они являются наиболее рентабельными.

Вторичные батареи можно разделить на несколько других типов в зависимости от их химического состава . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые характеристики батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену, чтобы упомянуть некоторые из них.

Существует четыре основных типа аккумуляторных батарей;

  1. Литий-ионный (Li-ion)
  2. Никель-кадмий (Ni-Cd)
  3. Никель-металлогидрид (Ni-MH)
  4. Свинцово-кислотный

1.Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевый аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор или никель-кадмиевый аккумулятор) — это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и заряд, когда они не используются. Однако батареи NI-Cd легко становятся жертвой ужасного эффекта «памяти», когда частично заряженная батарея перезаряжается, что снижает будущую емкость батареи.

600mAh Ni-Cd battery

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, никель-кадмиевые батареи предлагают хороший срок службы и производительность при низких температурах с хорошей емкостью, но их наиболее значительным преимуществом будет их способность обеспечивать полную номинальную емкость при высоких скоростях разряда.Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ni-Cd элементы используются по отдельности или собираются в пакетах из двух или более элементов. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, а более крупные — в пусковых батареях самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых батарей перечислены ниже.

  • Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 150 Вт / кг
  • Эффективность заряда / разряда: 70-90%
  • Саморазряд: 10% / мес.
  • Долговечность / срок службы: 2000 циклов

2.Никель-металлогидридные батареи

Металлогидрид никеля (Ni-MH) — еще один химический состав, используемый для аккумуляторных батарей. Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции никель-кадмиевого элемента (NiCd), при этом оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Однако отрицательные электроды в никель-металлогидриде используют сплав, поглощающий водород, вместо кадмия, который используется в батареях NiCd

.

. Ni-MH Batteries

Батареи

NiMH находят применение в устройствах с высоким энергопотреблением из-за их большой емкости и плотности энергии.Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd того же размера, а его плотность энергии может приближаться к плотности литий-ионного аккумулятора. В отличие от химии NiCd, батареи, основанные на химии NiMH, не восприимчивы к эффекту «памяти» , который испытывают NiCad.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидрида;

  • Удельная энергия: 60-120 ч / кг
  • Плотность энергии: 140-300 Втч / л
  • Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
  • Эффективность заряда / разряда: 66% — 92%
  • Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / мес при 20 o C
  • Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

3. Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи

— один из самых популярных типов аккумуляторных батарей. Они встречаются в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Они также находят применение в аэрокосмической и военной промышленности из-за их легкости.

Lithium-Ion Battery

Литий-ионные батареи — это тип перезаряжаемых батарей, в которых ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и возвращаются обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.Литий-ионные батареи используют интеркалированное соединение лития в качестве материала одного электрода, по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

Литий-ионные батареи

обычно обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или отсутствием эффекта памяти и низким саморазрядом по сравнению с другими типами батарей. Их химический состав, производительность и стоимость различаются в зависимости от сценария использования, например, литий-ионные батареи, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO 2 ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как Li- ионные аккумуляторы на основе фосфата лития и железа, которые предлагают более низкую плотность энергии, более безопасны из-за меньшей вероятности возникновения неблагоприятных событий, широко используются для питания электрических инструментов и медицинского оборудования.Литий-ионные аккумуляторы предлагают лучшее соотношение производительности и веса, а литий-серные аккумуляторы — самое высокое.

Некоторые характеристики литий-ионных батарей перечислены ниже;

  • Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
  • Процент заряда / разряда: 80-90%
  • Цикл Долговечность: 400: 1200 циклов
  • Номинальное напряжение ячейки: NMC 3,6 / 3,85 В

4.Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторы

— это недорогая надежная рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях. Обычно они очень большие и из-за своего веса всегда используются в непереносных устройствах, таких как накопление энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при производстве / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы являются старейшим типом аккумуляторных батарей, которые по-прежнему актуальны и важны в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое отношение энергии к объему и энергии к весу, но у них относительно большое отношение мощности к весу, и, как следствие, они могут обеспечивать при необходимости огромные импульсные токи.Эти свойства наряду с низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких сильноточных приложениях, таких как питание стартерных двигателей автомобилей и хранение в резервных источниках питания.

Lead Acid Batteries

У каждой из этих батарей есть своя область, которая лучше всего подходит, и изображение ниже помогает выбрать между ними.

Graph Between Types of Batteries

Выбор подходящего аккумулятора для вашего приложения

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является мощность, время автономной работы влияет на успешное развертывание устройств, требующих длительного времени автономной работы, и даже несмотря на то, что для увеличения срока службы аккумулятора принимаются несколько методов управления питанием, совместимый аккумулятор все равно должен быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии — это общее количество энергии, которое может храниться на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается включенным, прежде чем ему потребуется подзарядка.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, i-pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3.Безопасность : Важно учитывать температуру, при которой устройство, которое вы собираете, будет работать. При высоких температурах некоторые компоненты батареи выходят из строя и могут подвергаться экзотермическим реакциям. Высокие температуры обычно снижают производительность большинства батарей.

4. Срок службы: Стабильность плотности энергии и удельной мощности батареи при многократных циклах (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, необходимого для большинства приложений.

5. Стоимость: Стоимость — важная часть любых инженерных решений, которые вы будете принимать. Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была соизмерима с его производительностью и не приводила к чрезмерному увеличению общей стоимости проекта.

,

Какие металлы используются в батареях?

Батареи подразделяются на две формы:

1) Первичные батареи: Эти типы батарей вырабатывают ток мгновенно, когда собираются для этого, что чаще всего используется в повседневных портативных устройствах. Некоторые из наиболее распространенных типов первичных батарей с используемыми в них металлами включают:

a) Цинк-углерод: Как следует из названия, в элементе цинк-углерод используются металлы, в том числе цинк и углерод, причем цинк образует контейнер элемента, а углерод (обычно графитовый порошок) составляет катодную часть. ,

b) Хлорид цинка : это улучшение по сравнению с элементом цинк-углерод. В аккумуляторе используется паста ZnCl 2 , также известная как сверхмощные элементы.

c) Щелочные: Энергия этих батарей зависит от цинка и диоксида марганца. Аккумулятор лучше всего подходит для проигрывателей компакт-дисков, пейджеров, фонарей и игрушек.

d) Оксидроксид никеля: Никель и графит являются основными металлами, используемыми в конструкции батареи оксигидроксида никеля.

e) Литий : В батарее используется литий в качестве анода и диоксид марганца в качестве катода. Другие типы включают -: Li – CuO, LiFeS 2, LiMnO 2, Li– (CF) n и Li – CrO 2 .

f) Оксид ртути: Ртуть и цинк — металлы, используемые в конструкции ртутной батареи, также известной как батарея с оксидом ртути. Практическое приложение представляет собой кнопку для часов, калькулятора и слухового аппарата.

г) Цинк – воздух: Цинк и кислород, производящие воздушно-цинковые батареи, это оригинальные топливные элементы, доступные во всем мире.

ч) Оксид серебра : Также известные как серебряно-цинковые батареи, в которых оксид серебра используется в качестве катода, а цинк — в качестве анода.

structure03b

2) Вторичные батареи: Также известные как аккумуляторные батареи, их необходимо зарядить перед использованием. Эти типы батарей обычно собираются с активными материалами в разряженном состоянии.Некоторые из наиболее распространенных типов вторичных батарей с используемыми в них металлами включают:

a) NiCd: Как следует из названия, батарея состоит из двух металлов: никеля (Ni) и кадмия (Cd). Батарея не такая дорогая и имеет умеренную энергоемкость.

b) Свинцово-кислотный: В этой батарее используются свинец и серная кислота, и она является одним из старейших типов батарей, широко применяемых в автомобильных двигателях.

c) NiMH: Используемый металл — это просто никель, а водород действует как анод.Он также известен под названием никель-водородный аккумулятор.

d) NiZn: ​​ Никель и цинк — два металла, которые используются в конструкции никель-цинковых аккумуляторов, которые используются на практике в электрических велосипедах, садовых инструментах и ​​т. Д.

e) AgZn: Чрезвычайно дорогие батареи используют в качестве основного компонента металлическое серебро. Доступный вариант — это серебряно-цинковая батарея, в которой используется цинк, чтобы снизить стоимость и выдержать большие нагрузки.

f) Литий-ионные : Также известные как литий-ионные батареи, в которых для создания электрического заряда используются графит и литий.Это своего рода очень дорогая батарея с очень высокой плотностью энергии.

,

Какие типы батарей используются в солнечных электрических системах?

Краткий обзор различных типов батарей, которые могут использоваться в солнечных электрических и резервных энергосистемах.

СВИНЦОВАЯ КИСЛОТА

Обычные автомобильные аккумуляторные батареи, в которых электроды представляют собой сетки из металлических свинцовых оксидов свинца, состав которых изменяется во время зарядки и разрядки. Электролит — разбавленная серная кислота.

Новая технология аккумуляторов AGM оказала огромное влияние на свинцово-кислотные аккумуляторы, сделав их одними из лучших аккумуляторов для использования в солнечных электрических системах.Узнайте больше об аккумуляторах AGM здесь.

Батареи промышленного типа могут прослужить до 20 лет при умеренном уходе, и даже стандартные батареи глубокого разряда, такие как батареи для автомобилей для гольфа, должны прослужить 3-5 лет. Промежуточные батареи, такие как S460 и другие батареи Surrette, должны прослужить от 7 до 12 лет.

ЛИТИЙ

Литиевые батареи

имеют много преимуществ перед традиционными типами батарей. У них очень долгий срок службы и высокая скорость разряда и перезарядки.Узнайте больше о литиевых батареях здесь.

НИКАД (НИКЕЛЬ КАДМИЙ)

Щелочные аккумуляторные батареи, в которых активным положительным материалом является оксид никеля, а отрицательным — кадмием.

Минусы:
  1. Очень дорого
  2. Утилизировать очень дорого — кадмий считается ОЧЕНЬ опасным.
  3. Низкий КПД (65-80%)
  4. Нестандартные кривые напряжения и зарядки могут затруднить использование некоторого оборудования, такого как стандартные инверторы и зарядные устройства.

Мое впечатление от традиционных никель-кадмиевых пластин — это технология на рубеже веков — заключается в том, что у них много хороших сторон — низкий саморазряд, незамерзание и т. Д. — но их ЦИКЛ СРОКА ЖИЗНИ НЕТ ЛУЧШЕ, ЧЕМ КАК ХОРОШО, КАК правильно подобранные свинцовые кислоты. Другими словами, они имеют долгую жизнь в * хронологическом плане *, но не в * циклическом * смысле. Это делает их подходящими для аварийных / резервных систем, но не для систем с суточным циклом. Не рекомендуется для большинства систем солнечного или резервного питания.

NIFE (НИКЕЛЬ)

Плотность накопления энергии = 55 Вт на килограмм

Электроэлементы щелочного типа, использующие гидроксид калия в качестве электролита и аноды подложки из стальной ваты с активным железным материалом и катоды из никелированной подложки из стальной ваты с активным никелевым материалом. Это оригинальная «камера Эдисона». Очень долгая жизнь.

… «Наш опыт работы с клиентами, использующими щелочные батареи в автономных системах AE, показывает, что они могут иметь столько же недостатков, сколько и преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными батареями.Мы предлагаем, чтобы потенциальные пользователи щелочных батарей тщательно оценили экономические характеристики и характеристики, чтобы определить пригодность любой рассматриваемой батареи … «

Кристофер Фрейтас Ксантрекс

Минусы:
  1. Низкий КПД — может составлять всего 50%, обычно 60-65%. Очень высокая скорость саморазряда
  2. высокое газообразование / расход воды
  3. Высокое внутреннее сопротивление означает, что вы можете получить большие падения напряжения на последовательных элементах.
  4. высокий удельный вес / объем
  5. может снизить общую эффективность солнечной системы на 25%

Это также означает, что выходное напряжение меняется в зависимости от нагрузки и заряжается намного сильнее, чем другие батареи.Если вы используете инвертор, он должен быть спроектирован с учетом этих колебаний напряжения. Возможно, вы не сможете использовать NiFe, если ваша система зависит от стабильного напряжения, например, если вы используете некоторые распространенные приборы постоянного тока, такие как холодильник, напрямую от батарей. Также при использовании NiFe для питания постоянного тока вы заметите колебания интенсивности света. Всегда можно использовать регулятор напряжения для питания тех приборов, которые в нем нуждаются, но это еще больше снизит эффективность.

В настоящее время кажется, что единственный источник новых NiFe батарей находится в Венгрии, и мы слышали неоднозначные сообщения о них. Короче говоря, мы не рекомендуем их, если они почти не бесплатны. Высокие потери при зарядке и разрядке добавят 25-40% к размеру солнечных панелей, которые вам понадобятся для того же потребления энергии.

Короче говоря, несмотря на шумиху по поводу долгого срока службы и тысяч циклов, мы считаем, что в целом эти батареи — очень плохой выбор для всех солнечных батарей.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *