Jaká kyselina je v autobaterii a k ​​čemu je elektrolyt?

V dnešní době mají moderní automobily více elektronických zařízení než dříve. A na baterii se spoléhají mnohem více než dříve. Automobily vyžadují baterii, která dokáže poskytnout plný výkon v každé situaci a slouží jako spolehlivý zdroj energie pro všechna instalovaná elektronická zařízení.

Mluvíme o baterii, jejíž výkon vám umožní dostat se do cíle bezpečně, rychle a pohodlně. Pravidelná kontrola autobaterie je proto v dnešní době obzvláště důležitá. víš co? 39 % všech poruch aut souvisí s baterií. Nedovolte, aby se vám to stalo!

Při hledání odpovědi na otázku „jak správně nabíjet olověnou baterii“ se mnoho lidí obrací na pokyny výrobce, které doprovázejí tuto techniku. Ani tyto dokumenty však ne vždy obsahují dostatečné informace o tom, jak nejlépe provádět nabíjení: jakými prostředky, za jakých podmínek, jak dlouho. Zodpovědný uživatel, který chce prodloužit životnost produktu a obává se jeho poškození nebo deaktivace, se musí obrátit na další zdroje, aby tyto problémy objasnil.

Určení typu a provozního režimu baterie

1. Za prvé, abyste pochopili, který nabíjecí algoritmus je vhodný pro konkrétní baterii, musíte se rozhodnout pro třídu baterie, jejíž princip fungování je založen na reakcích olova v roztoku kyseliny sírové. Může být buď servisovatelný (to znamená, že jej lze snadno nabíjet analogovou nabíječkou), nebo bezúdržbový (vyžaduje připojení speciálních nabíjecích zařízení pro dobíjení).
2. Za druhé, baterii lze provozovat ve 2 režimech: vyrovnávací (nepřetržitě připojen k síti a periodicky aktivován pro nezávislé použití) a cyklický (použití takové baterie spočívá v neustálé změně cyklů „vybíjení-nabíjení“).

Mezi servisované SLA patří především klasické autobaterie. Většina olověných zdrojů proudu používaných v motorových vozidlech, lodích, motorových člunech, stanicích bez přerušitelného napájení atd. patří mezi uzavřené, bezúdržbové, pufrové a gelové typy.

Typy a vlastnosti olověných baterií

V praxi se nyní můžete setkat s různými bateriemi. To vám umožní řešit různé problémy související s napájením různých zařízení. Podívejme se na nejoblíbenější typy baterií.

Olověná kyselina. Vyžaduje údržbu. Považovány za klasické startovací baterie do auta. Patří sem antimonové, nízkoantimonové, hybridní a kyselino-vápenaté baterie. Obvykle se používá pro spalovací motory, ale není to jediné použití. Existují možnosti pro 6V a 12V. Hlavní nevýhodou je vysoká míra samovybíjení.

AGM VRLA. Moderní bezúdržbové baterie. Mohou mít napětí 2v, 4v, 6v a 12v. Hlavním rozlišovacím znakem je, že separátory jsou vyrobeny ze sklolaminátu. Běžně se používá také absorbovaný elektrolyt. To vám umožní zvýšit životnost baterie jedenapůlkrát. Použití technologie separátoru skelných vláken umožnilo zvýšit nabíjecí proud, což urychluje nabíjení. Baterie AGM lze obvykle nabíjet proudem 25-30 % kapacity. Bylo vyvinuto několik odrůd vhodných pro různé pufrovací a cyklické režimy.

VRLA. Bezúdržbové baterie s uzavřeným pouzdrem (bezúdržbový vápník a EFB). Mohou mít napětí 2V, 4V, 6V a 12V. Navrženo pro provoz v režimu vyrovnávací paměti. Při použití uvnitř nevyžadujte dodatečné větrání.

GEL VLRA. Jedna z nejmodernějších úprav. Zde se používá gelovitý elektrolyt. Jednotná konzistence umožňuje nejefektivnější kontakt elektrolytu s elektrodou, což zvyšuje kapacitu. Gel také pomáhá prodloužit životnost baterie. Jedná se o bezúdržbovou baterii. Vyžaduje pravidelné nabíjení, pro prodloužení životnosti je třeba používat pouze vysoce přesnou nabíječku, která musí poskytovat přesnou úroveň proudu. Existuje několik druhů, které se liší vlastnostmi elektrod. Označení každého z nich umožňuje určit možnost použití baterie za určitých podmínek. Existují baterie 2v, 4v, 6v, 12v, 24v, 36v a 48v.

OPzV. Jedná se o bezúdržbové 2V baterie. Mají trubicové elektrodové desky. Jsou odolné proti hlubokému vybití a mají životnost až 22 let.

Jak nabíjet olověnou baterii

Důležité! Proud musí být nastaven na 10 % jmenovité kapacity baterie. To znamená, že pokud je kapacita 55 Ah, pak by proud neměl být větší než 5,5 ampéru.

Proces nabíjení SLA baterií zahrnuje doplňování energetických rezerv zařízení z externích zdrojů. Je důležité, aby baterie byla nabita, která odpovídá její kapacitě. Optimální podmínky, za kterých nabíjení probíhá: okolní teplota v rozmezí +20 – +25 stupňů Celsia, jinak bude vyžadována teplotní kompenzace.

Nejoblíbenější způsob nabíjení olověného akumulátoru je založen na sledování parametrů „proud“ a „napětí“. V první fázi se baterie nabíjí stejnosměrným proudem a když napětí dosáhne zadané hodnoty (uvedené na předním panelu zařízení), jednotka se přepne do režimu udržování konstantního napětí.

Abyste pochopili, jak dlouho bude nabíjení baterie trvat, musíte znát stupeň vybití baterie, její kapacitu a proudovou sílu nabíječky.

Pokud je zařízení zcela vybité a proud je využíván podle všech pravidel (tedy asi 10 % kapacity baterie), nabíjení by mělo trvat asi 10–12 hodin. Pokud se nabíjecí proud sníží, čas se může zvýšit, ale pokud se zvýší, zůstane stejný. V žádném případě nezvyšujte proud o více než 10 % kapacity baterie – to pro ni není bezpečné.

Jak teplota ovlivňuje nabíjení olověného akumulátoru?

Vše, co je napsáno výše, se týká nabíjení olověného akumulátoru při teplotě 20 stupňů Celsia a při jiných teplotách je nutné zavést teplotní kompenzaci nabíjecího napětí. Nabíjení olověného akumulátoru je možné v rozsahu teplot od -15 °C do +40 °C. Se zvyšující se teplotou by nabíjecí napětí mělo být nižší než normálně, aby nedošlo k přebití. A pokud se baterie nabíjí při nízké teplotě, je třeba zvýšit nabíjecí napětí, aby nedošlo k podbití. Obecně se doporučuje teplotní kompenzace -3 mV/°C.

Jak nabíjet uzavřené, bezúdržbové olověné baterie

První uzavřené baterie, které neumožňují odpaření elektrolytu, ale také nejsou přístupné obsahu před naplněním, se začaly sériově vyrábět zhruba před 40 lety. Jejich vývoj vedl ke vzniku tzv. gelových baterií AGM, které rovněž patří do třídy olověných kyselin, ale jsou považovány za modernizované, s mnohem univerzálnějšími vlastnostmi. Uvnitř těchto zařízení (stále utěsněných) je elektrolyt přítomen v zahuštěné formě a má rosolovitou konzistenci. Nelze jej vyměnit, ale nevylévá se, pokud je plášť poškozen, nevypařuje se a nepředstavuje hrozbu pro životní prostředí. Kromě toho lze takovou baterii použít v jakékoli poloze a dokonce i v podmínkách vysokých vibrací. Takový vývoj také bez problémů vydrží hluboké vybití.

Nabíjení takových zařízení má řadu funkcí:

• Obnovení úrovně nabití je možné pouze pomocí nabíječek speciálně vytvořených pro tento účel, nikoli univerzálních nebo podomácku vyrobených.
  Utěsněnou gelovou baterii není možné nabíjet žádnými prostředky;
• Teplota elektrolytu během nabíjení by neměla stoupnout nad 45 stupňů Celsia, jinak může dojít k poruše výrobku;
• Přebíjení takových baterií je extrémně škodlivé, pokud nabíjecí proud překročí 30 % kapacity baterie, dojde k nabobtnání a s největší pravděpodobností již nebude vhodné k použití.

Stejně jako u standardních olověných roztoků je zakázáno skladovat vybité baterie AGM, zejména pokud napětí každé ze součástí obsažených v jejich struktuře klesne na 1,8 V nebo nižší.

Jak nabíjet 12V baterii pomocí technologie AGM?

AGM a stejně jako všichni zástupci této kategorie umožňují maximální vybití až 30 % (bez deformace a rizik pro výkon výrobku).

Pro tyto baterie jsou relevantní až 3 strategie nabíjení:

• Jednostupňové nebo rychlé se provádí v mezích plovoucího nabíjení při napětí v rozsahu 13,2-13,8 voltů, proudu od 0,1 do 0,3C (“C” označuje kapacitu konkrétní baterie v ampérhodinách) ;
• Dvoustupňová – nejčastěji používaná a doporučovaná většinou výrobců, se provádí nejprve jako součást hlavního cyklu (80% výtěžnost) při 14,2-14,8 V a 0,1-0,3 C a poté jako součást plovoucího nabíjení při 13,2 -13,8V;
• Třístupňová – umístěna jako nejúčinnější, vyrábí se ve 3 stupních: hlavní nabíjení na 14,2-14,8 V, zásobní nabíjení na 14,2-14,8 V, plovoucí nabíjení na 13,2-13,8V.

Je nesmírně důležité nabíjet zařízení, které má indikaci obou parametrů: napětí a proudu. Nejlepší variantou může být nabíječka s tzv. inteligentním řídicím systémem.

Mnoho automobilových nadšenců si klade otázku, jaký druh kyseliny je v autobaterii. Z neznalosti vznikají různé nesprávné domněnky. Někteří říkají, že obsahuje kyselinu chlorovodíkovou. Někteří lidé si myslí, že je tam voda. Je načase si tento problém vyjasnit. Olověná baterie automobilu je naplněna kyselinou sírovou. Pro upřesnění se nalije roztok kyseliny sírové v destilované vodě. Tento roztok se nazývá elektrolyt.

Aplikace kyseliny sírové a její kvalita

Obecně lze alkálie použít jako elektrolyt v některých typech autobaterií. Například baterie typu nikl-kadmium nebo nikl-železo. Existuje také skupina gelových baterií AGM a GEL, kde je elektrolyt ve vázaném stavu. Ale to je stejný roztok kyseliny sírové. Jednoduše se buď uvede do gelového stavu pomocí přísad (GEL), nebo se jím impregnuje skleněné vlákno (AGM). Nejrozšířenější jsou dnes olověné autobaterie s tekutým elektrolytem. Proto budeme hovořit konkrétně o vodném roztoku kyseliny sírové určeném k nalití do baterie.

Kyselina sírová se používá v různých odvětvích národního hospodářství. Používá se například k čištění kovového povrchu před nátěrem, používá se při přípravě různých syntetických barviv. Kromě toho je kyselina sírová žádaná při výrobě hnojiv, výbušnin, farmaceutického průmyslu a rafinace ropy.

Kyselina sírová je široce používána při výrobě olověných akumulátorů pro automobily. Koncentrace kyseliny v elektrolytu je 30-35 procent (hm.). Zbytek je destilovaná voda. Nemůžete používat běžnou vodu z kohoutku, protože obsahuje soli různých kovů. Pokud se dostanou do autobaterie, výrazně to zkrátí její životnost.

V domácí sféře koncentrace H₂SO₄ 30 procent je dostačujících, ale ve výrobě se často používají vyšší koncentrace kyseliny sírové. Koncentrovaná kyselina sírová se vyrábí ve dvou stupních. V první fázi se koncentrace zvýší na 70 procent a poté se zvýší na 98 procent. Kyselina sírová této koncentrace je nejvhodnější pro následné skladování. Je možné získat koncentraci 99 procent, ale dále díky ztrátě SO₃ klesá na 98,3 procenta.

Existují hlavní třídy kyseliny sírové, které jsou uvedeny níže:

• Věžový nebo dusičnatý. Koncentrace 75 procent. Hustota této odrůdy je 1,67 g/cm 3 . Tato odrůda získala svůj název díky výrobní metodě ve vyložených věžích nitrosovou metodou. Pražící plyn s oxidem siřičitým (SO₂) je ošetřen nitrosou (H₂SO₄ s přidanými oxidy dusíku). Chemickou reakcí vznikají oxidy dusíku a kyseliny. V tomto případě oxidy neustále cirkulují ve výrobním cyklu;
• Kontakt. Koncentrace od 92,5 do 98 procent. Hustota odrůdy je 1,837 g/cm 3 . Tato třída se také vyrábí z pražícího plynu, který obsahuje oxid SOXNUMX₂. Během reakce se oxiduje na SO₃ při kontaktu s pevným vanadiovým katalyzátorem;
• Odrůda Oleum. Koncentrace 104,5 procenta. Hustota je 1,897 g/cm3. Odrůda je řešením SO₃ v kyselině sírové (H₂SO₄). SO poměr₃ – 20 procent, H₂SO₄ – 104,5 procenta;
• Vysoké procento olea. Koncentrace je 114,6 procenta a hustota je 2,002 g/cm3;
• Dobíjecí. Koncentrace je od 92 do 94 procent a hustota je 1,835 g/cm3.

Procesy probíhající v baterii za účasti elektrolytu

Provoz olověné autobaterie je založen na elektrochemických procesech, ke kterým dochází za účasti elektrolytu. Autobaterie se skládá z kladných a záporných desek ponořených do vodného roztoku kyseliny sírové. Kladné a záporné desky mají vodivé mřížky vyrobené z olova s ​​různými přísadami v závislosti na typu baterie.

Mřížky kladných elektrod jsou potaženy červenohnědým oxidem olovnatým (PbO)₂). Záporné elektrody obsahují šedavý olovnatý (Pb) prášek. Elektrické vlastnosti baterie přímo závisí na hustotě elektrolytu. Abyste pochopili účel elektrolytu, musíte zvážit hlavní procesy probíhající v autobaterii.

Když se baterie vybije na kladné elektrodě (anodě), dojde k následující reakci:

Na záporné elektrodě (katodě) dochází k následujícímu procesu:

Při nabíjení baterie probíhají tyto reakce v opačném směru.

Elektrolyt v olověné autobaterii má různou hustotu v závislosti na stavu nabití baterie. Jak bylo uvedeno výše, koncentrovaná kyselina pro baterie má hustotu 1,835 g/cm3. Hustota elektrolytu na nabité baterii je v rozmezí 1,127─1,300 g/cm 3 . Při vybití autobaterie v důsledku elektrochemické reakce se z elektrolytu spotřebovává kyselina sírová a její hustota klesá. Zatímco vybíjecí proud prochází baterií, kyselina v blízkosti elektrod se spotřebovává v důsledku výše popsané reakce. H difúze probíhá₂SO₄ od objemu k elektrodám. Napětí je tedy udržováno na svorkách baterie.

Na začátku výboje probíhá proces difúze kyseliny do elektrod. To se vysvětluje tím, že póry v aktivní hmotě elektrod ještě nejsou ucpané síranem. Jak se na nich tvoří vrstva síranu a ucpává póry, proces difúze se zpomaluje. Teoreticky může proces vybíjení pokračovat, dokud se elektrolyt nezmění na vodu. Ale v praxi výboj pokračuje, dokud hustota neklesne na 1,15 g/cm 3 . Když hustota klesne na 1,15 g/cm 3, uvolní se tolik síranu olovnatého, že to stačí k ucpání aktivní hmoty desek. Hustotu elektrolytu lze použít k posouzení stupně nabití baterie. K tomu můžete použít níže uvedenou tabulku.

Plně nabitý článek autobaterie produkuje napětí 2,5-2,7 V bez zátěže na svorkách. Při připojení zátěže klesne napětí během několika minut na 2,1 V. Během této doby se na povrchu záporných elektrod vytvoří vrstva PbSO4. To znamená, že napětí jednoho prvku na baterii připojené k vozidlu je přibližně 2,15 voltu.

Pokud vybijete autobaterii malým proudem (10 procent jmenovité kapacity), pak po hodině vybíjení klesne napětí článku na 2 volty. To je způsobeno tím, že v tomto okamžiku se rychle tvoří velké množství PbSO₄, který ucpává póry aktivní hmoty. V důsledku toho se zvyšuje vnitřní odpor prvků baterie a klesá koncentrace elektrolytu. Po nějaké době proces vybíjení probíhá rovně (viz graf).

Graf vybití baterie

Tato přímka odpovídá rovnováze mezi hustotou elektrolytu v blízkosti elektrod a ve zbytku objemu. Postupně kyselina proudí z objemu k elektrodám a reaguje za uvolňování síranu olovnatého. Hustota elektrolytu se postupně snižuje a napětí klesá pomaleji než v počáteční fázi. A v konečné fázi, kdy je aktivní hmota blokována vzniklým síranem olovnatým, se reakce zpomaluje a napětí rychle klesá.
Zpět k obsahu

Sledování stavu elektrolytu v baterii?

Majitel vozu je povinen pravidelně sledovat hladinu elektrolytu v baterii a její hustotu. Ke sledování hladiny elektrolytu můžete použít skleněnou trubici. Pokud jej nemáte po ruce, můžete použít průhledné plastové pouzdro ze starého kuličkového pera. Chcete-li změřit hladinu elektrolytu, odšroubujte uzávěry nádobek s bateriemi a ponořte trubici do desek. Poté jej pevně zatlačte prstem od horního konce a zvedněte. Hladina elektrolytu v trubici by měla být 10-12 milimetrů.

Pokud je nedostatek elektrolytu, doplňte destilovanou vodu na požadovanou úroveň. Je lepší koupit destilovanou vodu v lékárně. Automobilové obchody často prodávají běžnou vodu z kohoutku pod pláštíkem destilované vody. Voda by také neměla být naplněna nad požadovanou úroveň. Bezúdržbové autobaterie (odkaz na materiál) nevyžadují doplňování destilovanou vodou. Mají sníženou spotřebu vody a obvykle mají víko se systémem recirkulace elektrolytu.

Pozor! Neprovozujte baterii s hladinou elektrolytu pod horní částí desek. To výrazně snižuje jeho životnost.

K měření hustoty budete potřebovat hustoměr. Toto zařízení je uzavřená skleněná trubice obsahující rtuť nebo broky. Na horním konci hustoměru je stupnice. Rozsah měření hustoty 1,100 1,300─ 3 XNUMX g/cm XNUMX . Hustoměr je umístěn ve skládací baňce s baňkou.

Musíte spustit spodní část do nádoby a sbírat elektrolyt. Poté jej vyjměte a podívejte se, na jaké hodnotě je hladina elektrolytu. Samotný hustoměr bude plavat v elektrolytu jako plovák. U některých modelů hustoměrů může být stupnice s hodnotami nahrazena nápisy „Plné nabití“, „Poloviční nabití“, „Vybité“.

Jak zvýšit hustotu elektrolytu?

Již výše bylo zmíněno, že v důsledku hydrolýzy vody a zahřívání baterie pod kapotou postupně klesá hladina elektrolytu a zvyšuje se jeho hustota. Proto musíte pravidelně přidávat destilovanou vodu. Ale co když je hustota elektrolytu na nabité autobaterii naopak menší než norma (1,275 g/cm 3 )? Poté je třeba zvýšit koncentraci kyseliny.

Pozor! Při práci s kyselinou používejte gumové rukavice a ochranné brýle. Pokud si elektrolyt ředíte sami z koncentrované kyseliny a destilované vody, nezapomeňte do kyseliny nelít vodu. V tomto případě začíná hydratační reakce, při které se uvolňuje velké množství tepla. V důsledku toho se voda vaří a způsobuje šplouchání kyseliny, což je velmi nebezpečné. Proto při ředění musíte kyselinu nalít do vody.

Při zvyšování hustoty elektrolytu jsou dvě možnosti. Pokud průměrná hustota pro všechny sklenice není nižší než 1,2 g/cm3, pak musíte hustotu zvyšovat postupným ředěním.

Pro každou nádobu musíte udělat následující:

• Vyčerpejte z nádoby co nejvíce elektrolytu. K tomu můžete použít gumovou žárovku nebo stejnou baňku. Poté naplňte nádobu elektrolytem (hustota 1,275─1,29 g/cm 3 ) do poloviny odčerpaného objemu;
• Aby se elektrolyt promíchal, můžete svorky zatížit (například připojit žárovku auta) nebo prostě chvíli počkat;
• Poté proveďte měření hustoty. Pokud se nezvýšila na požadovanou úroveň, doplňte elektrolyt do poloviny zbývajícího objemu;
• Míchání a znovu zmrazení;
• Nastavte hustotu kyseliny na požadovanou úroveň.

Pokud je hustota elektrolytu nižší než 1,2 g/cm3, je třeba jej úplně změnit. To znamená, že starou vypusťte a naplňte novou o požadované hustotě. Pokud má však elektrolyt v nabitém stavu tak nízkou hustotu, vyvstávají pochybnosti o vhodnosti jeho dalšího použití. V tomto případě má smysl měnit elektrolyt pouze v případě, že je baterie relativně nová (méně než rok). Někdy najdete autobaterie s touto hustotou elektrolytu přímo z obchodu. Pokud se jedná o baterii používanou několik let, je lepší koupit novou. Při recyklaci baterií se také recykluje použitý elektrolyt.
Zpět k obsahu

co jsme se naučili?

Z tohoto článku se čtenáři měli dozvědět o tom, jaký druh kyseliny se nalévá do autobaterie a jakou by měla mít hustotu. Samostatně byly uvažovány chemické reakce probíhající v autobaterii za účasti elektrolytu. Byla také uvedena doporučení ohledně udržování hladiny a hustoty elektrolytu a zařízení k tomu potřebná. Pokud máte nějaké dotazy nebo návrhy, napište je do komentářů.
Zpět k obsahu