Плотность электролита акб: Перевірка браузера, будь ласка, зачекайте…

Содержание

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе? — Блог

Сегодня без труда можно найти целую кипу материалов о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля. К сожалению, обычный пользователь в 99% случаев наталкивается на советы о доливке или замене электролита. В итоге этот метод закрепляется в памяти, как единственно эффективный, и многие применяют его на практике. В результате вернуть аккумулятор к жизни не получается такими методами ни у кого, и пользователи поголовно покупают новый. Задача этого материала — объяснить простыми словами, что такое плотность, почему она может быть низкой, как её правильно повысить, и как делать не стоит.

Что такое плотность электролита?
Основные причины низкой плотности электролита
Способы поднять плотность электролита

Что такое плотность электролита?

Электролит в АКБ — это растворённая в дистиллированной воде (H₂O) серная кислота (PbSO₄). Плотность воды почти равна 1 г/см³. Если измерить её автолюбительским ареометром, то его поплавок полностью всплывёт, и покажет значение близкое к единице (если вода реально чистая). Плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/см³. Если измерить её тем же ареометром, то его поплавок полностью «утонет» и покажет соответствующее значение.

Плотность электролита — это показатель того, сколько серной кислоты растворено в воде. Чем больше кислоты, тем выше плотность, и наоборот. В исправном аккумуляторе этот показатель может варьироваться в диапазоне 1,11…1,28 г/см³.

Данная цифра зависит от нескольких факторов. В первую очередь, от степени заряженности аккумулятора. Если батарея заряжена на 100%, то плотность составляет 1,26…1,28 г/см³. Соответственно, если разряжена, что называется, в ноль (но не мёртвая совсем), ареометр показывает 1,10…1,11 г/см³. Если же аккумулятор совсем дохлый, например, в нём есть закороченные «банки», то именно в них может быть практически чистая вода без кислоты. То есть, плотность стремится к единице.

Как это работает на практике, и куда «отлучается» кислота из электролита, понижая его плотность? Проще всего это объяснить по вот этой упрощённой дальше некуда формуле:

Pb + PbO + H₂SO₄ — PbSO₄ + H₂0,

где:

Pb — это чистый свинец, из которого сделаны «минусовые» пластины АКБ;

PbO — оксид свинца, или «плюсовые» пластины АКБ;

H₂SO₄ — кислота, которая есть в электролите;

PbSO₄— сульфат свинца, который образуется на пластинах АКБ в виде бело-серых кристаллов;

H₂0 — вода.

Если читать эту формулу слева направо, то мы увидим процесс разряда аккумулятора. Кислота взаимодействует с пластинами, благодаря чему с выводов АКБ мы получаем электроэнергию. На пластинах образуется сульфат свинца в виде кристаллов, а электролит постепенно «теряет» кислоту, превращаясь в воду. Его плотность, соответственно, снижается.

Если читать формулу справа налево, то мы увидим процесс заряда аккумулятора (от генератора или зарядного устройства). Под воздействием электрического тока сульфаты свинца разрушаются, и в электролит возвращается кислота. Его плотность, соответственно, повышается.

Диванные эксперты скажут, что это неполная формула и слишком примитивное объяснение процессов, происходящих в АКБ. И это тот редкий случай, когда они будут правы. Но мы не химики, а автолюбители. И сейчас наша задача — поднять плотность электролита. А изложенной информации более, чем достаточно, чтобы решить эту задачу адекватными методами.

Основные причины низкой плотности электролита

Низкая плотность электролита — это когда в нём недостаточно кислоты. Поплавок ареометра «всплывает», и не «тонет» до зелёной зоны на шкале. Где «прячется» кислота, мы уже знаем — она превращается в сульфат свинца, и откладывается в виде кристаллов на пластинах аккумулятора. Как же поднять плотность, то есть, заставить кислоту «вернуться» в электролит и раствориться в воде?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала выяснить, почему плотность электролита низкая. Если аккумулятор не переворачивали, не роняли, и из него ничего не проливалось — причин может быть только четыре. Рассмотрим их.

Аккумулятор разряжен

Разряд аккумулятора и снижение в результате плотности электролита — это нормальные процессы, благодаря которым мы и можем запускать двигатель. Чем больше энергии отдаёт АКБ, тем больше кислоты превращается в сульфат свинца, и тем сильнее падает плотность в ячейках. По плотности даже можно узнать, на сколько процентов разряжен или заряжен аккумулятор. Поэтому, первая причина низкой плотности — АКБ разряжена или заряжена неполностью (здесь как с наполовину пустым или полным стаканом).

Аккумулятор заряжен неправильно

Многие зарядные устройства имеют крайне примитивную схемотехнику, и заряжают аккумуляторы неправильно. Одни приборы завышают напряжение. Другие не умеют его поддерживать на нужном уровне. Третьи не могут ограничивать зарядный ток. В результате использования таких зарядных устройств аккумуляторы, в принципе, заряжаются. Но не на 100%.

Например, если не ограничивать ток заряда, и он будет слишком большим для конкретной модели АКБ, первая стадия зарядки пройдёт быстрее, чем положено. Но энергии аккумулятор накопит меньше, чем он вообще может. То есть, под воздействием тока не весь сульфат свинца успеет раствориться в воде, и повысить плотность электролита.

Если же в зарядном устройстве отсутствует стабилизация напряжения или оно даёт его слишком высокое, аккумулятор раньше времени начинает «кипеть». «Кипение» электролита — это процесс электролиза, в ходе которого вода распадается на кислород и водород, и эти вещества в газообразном состоянии безвозвратно покидают аккумулятор. В итоге, помимо того, что падает уровень электролита, не успевает подняться до нормы его плотность.

Хотя, если измерить плотность, не доливая сначала потерянную из-за электролиза воду, то ареометр может показать даже завышенные цифры. Также уже здесь, наверное, скажем, что сразу после доливания воды в АКБ измерять плотность бессмысленно. В верхних слоях, откуда мы берём электролит ареометром, будет априори низкая концентрация кислоты. Об этом многие не знают, или забывают, из-за чего преждевременно начинают паниковать.

Всякие дешёвые зарядные устройства, позиционирующиеся, как автоматические, поголовно прекращают процесс зарядки слишком рано. То есть, они не заряжают АКБ до 100%. В результате на пластинах ещё остаётся сульфат свинца, часть кислоты в электролит не возвращается, а значит и плотность его не поднимается до нормы.

Неправильный заряд АКБ — это одна из распространённых причин низкой плотности электролита.

Сульфатация

В принципе, сульфатация в чистом виде — это такой же нормальный процесс для АКБ, как заряд и разряд. Но чаще всего этим термином обозначают так называемую необратимую сульфатацию. Это когда сульфат свинца не разрушается, и часть кислоты не возвращается в электролит. Происходит такое сплошь и рядом, а причин может быть, как минимум, две.

Первая причина, и она более распространена, случается тогда, когда аккумулятор долгое время находится в полностью или наполовину разряженном состоянии. В результате такой эксплуатации кристаллы солей свинца увеличиваются в размерах, и в процессе последующих зарядок разрушаются неполностью. Чем чаще и глубже аккумулятор пребывал в разряженном состоянии, тем больше и твёрже на его пластинах «налипает» нерастворимые или труднорастворимые сульфаты. То есть, часть кислоты не возвращается в электролит, даже если мы заряжаем АКБ правильно. Плотность, соответственно, не поднимается до нормы. А ещё при сульфатации аккумулятор накапливает меньше энергии, а значит снижается его ёмкость. Пусковые токи, кстати, тоже «слабеют».

Вторая распространённая причина сульфатации — это длительная эксплуатация АКБ с низким уровнем электролита. То есть, когда свинцовые пластины, на которых уже, как правило, есть сульфаты, внезапно «оголяются», и долго находятся вне электролита. Понятно, что накопленные в таких зонах сульфаты там и остаются. Более того, чем дольше они там «висят», тем прочнее и труднорастворимее они становятся. В итоге, даже когда мы доливаем воду, чтобы восполнить уровень электролита, пострадавшая от «жажды» часть пластин оказывается уже нерабочей, либо крайне неэффективной.

Сульфатация — это частая причина заниженной плотности электролита.

Неравномерная плотность электролита

Последняя причина низкой плотности, о которой ещё лет 20 назад никто не сталкивался — это неравномерная плотность. На практике проблема выглядит следующим образом. Когда мы заряжаем аккумулятор, плотность электролита, который находится непосредственно возле активной зоны пластин, повышается. Над пластинами же, откуда мы набираем электролит в ареометр, плотность заниженная, так как в этой зоне вышеописанные процессы не проходят.

Раньше это не было проблемой, так как все аккумуляторы поголовно «закипали» даже при нормальном напряжении бортовой сети или ЗУ. Электролит активно бурлил, и нижние его слои смешивались с верхними. В результате плотность электролита выравнивалась по всему объёму ячеек и, набирая его в ареометр, мы получали удовлетворяющие нас показания. Проблема была только в том, что «кипение» является не очень полезным эффектом для АКБ. Как минимум потому, что из электролита в газообразном виде улетучивается водород и кислород, который до этого был водой. В итоге аккумуляторы сплошь и рядом эксплуатировались с низким уровнем электролита, что нехорошо отражалось на их ёмкости и ресурсе.

Сегодня эта проблема решена. Пластины современных АКБ сделаны так, что электролиз («кипение») в них начинается при напряжении, значительно превышающем норму. То есть, при обычном напряжении ЗУ или бортовой сети электролит «не кипит» никогда. Это позволило уменьшить случаи эксплуатации с низким уровнем электролита, и избавило автолюбителей от надобности постоянно доливать в АКБ дистиллированную воду. Более того, часть аккумуляторов и вовсе остались без заливных пробок, и в народе их окрестили необслуживаемыми.

Одну беду побороли, но вторая пришла. Электролит во время правильной зарядки АКБ теперь «не кипит», а значит и не перемешивается. Отсюда и возникает проблема с низкой плотностью. В «дебрях» аккумулятора она, может быть, и нормальная. А вот там, где мы забираем электролит ареометром, она ниже. Более того, если электролит разной плотности так и не смешивается, в аккумуляторе происходит так называемая стратификация. То есть, простыми словами, расслоение электролита. Это тоже проблема, которой раньше не было, а сегодня она уже частично решена.

Способы поднять плотность электролита

Все вышеописанные четыре причины в большинстве случаев — устраняемы. Но это только при условии, что вы знали о них, и своевременно принимали соответствующие меры. Чаще же всего на низкую плотность обращают внимание, когда поднять её адекватными, то есть, естественными методами — сложно или даже невозможно. И тогда люди начинают чудить — сливать электролит, заливать новый, доливать концентрированную кислоту, сверлить необслуживаемые АКБ, чтобы проделать всё вышеперечисленное…

Так делать не стоит. Разве только ради спортивного интереса. Положительного результата эти действия не принесут, и вы, всё равно, купите новый аккумулятор. Если же ещё не поздно, и ваш аккумулятор ещё не отдал концы, плотность электролита можно повысить нормальными методами. С ними вы сейчас и познакомитесь.

Даже если у вас ничего не получится, и всё закончится покупкой нового аккумулятора, вы будете знать, как его правильно эксплуатировать, и уже он то прослужит вам положенные 5…7 лет.

Своевременная зарядка аккумулятора

Это самое главное правило эксплуатации АКБ, которое поможет не сталкиваться никогда с низкой плотностью электролита. Заключается оно в том, что уровень заряда аккумулятора следует стараться поддерживать выше отметки в 65…75%. Как только разрядился больше указанного — подзарядите. Случился глубокий разряд? Как можно быстрее зарядите. Затем выясните и устраните причину, из-за которой батарея высадилась в ноль.

Самый простой способ контролировать уровень заряженности АКБ — это замер напряжения на клеммах. Если мультиметр или бортовой вольтметр показывает меньше 12,30 В — надо подзарядить. Всё просто. Но есть одна важная особенность. Оценивать уровень заряженности АКБ по напряжению можно только после того, как она постоит без дела 8…12 часов. Сразу после зарядки от ЗУ или генератора это делать бессмысленно, так как напряжение всегда будет завышенным и практически ни о чём не говорящим.

Обычно, если аккумулятор «живой», на борту присутствует не менее 14,2…14,7 В, машина ездит каждый день более, чем по часу, на улице не зима, а ток утечки в норме — подзаряжать ничего не приходится. Если же в вашем случае эти условия не выполняются, контролируйте уровень заряженности АКБ по утру хотя бы раз в неделю. Со временем, когда вы проделаете контрольные замеры несколько раз, вы будете на уровне интуиции знать, как часто ваш аккумулятор требует внимания.

Правильная зарядка АКБ

Правильно зарядить аккумуляторную батарею можно только двумя способами. Первый — купить реально толковое зарядное устройство, которое выдаёт нормальное стабильное напряжение, ограничивает ток, не вырубается раньше времени, обманывая, что АКБ заряжена на 100%.

Стоят такие ЗУ недёшево, а среди дорогих попадаются «пустышки». Но хорошие есть. Это точно. Второй способ — подзаряжать аккумулятор при помощи регулируемого блока питания. При таком подходе вы сами будете решать, каким током и напряжением заряжать, и когда прекращать процесс.

Что в случае с хорошими ЗУ, что с регулируемыми блоками питания — оптимальный алгоритм зарядки выглядит следующим образом:

На начальной стадии ток не должен превышать 10% от реальной ёмкости^* АКБ (чем ток меньше, тем лучше).
Напряжение на клеммах АКБ не должно превышать 14,4 В.
Заряжать аккумулятор надо до тех пор, пока при указанном напряжении ток заряда не снизится до 0,1 А.

Для зарядки современных кальциевых АКБ в этот алгоритм следует добавить ещё один шаг, но о нём немного позже.

^*Реальная ёмкость — это те ампер-часы, которые в действительности способен накопить ваш аккумулятор, а не те, что написаны на этикетке. Её можно измерить специальными приборами. Делается это для того, чтобы не жарить АКБ, на которой написано 60 А*ч, током 6 ампер, когда реально в ней не более 40…50 А*ч. Такое может быть как с новым аккумулятором, и гарантированно есть, если ему несколько лет.

Десульфатация или тренировка

Десульфатация или тренировка (что одно и то же) — это принудительное разрушение сульфатов свинца, которые не растворяются в ходе нормальной зарядки АКБ. Достигается несколькими методами, в частности, путём зарядки малыми токами, циклических зарядов-разрядов, а также зарядкой с кратковременной разрядкой. К сожалению, к десульфатации прибегают уже тогда, когда она аккумулятору, как мёртвому припарки. То есть, когда кристаллы сульфата свинца настолько «бронированные», что разрушить их не может даже самое умное в мире зарядное устройство.

Как выполнить десульфатацию, если у вас в наличии нет «умной» зарядки, но есть регулируемый блок питания или ЗУ с регулировками напряжения и тока? Самый простой способ представляет собой последовательность следующих шагов:

Ограничьте ток заряда до 5% от реальной ёмкости АКБ (опять же, чем ток меньше, тем лучше, но процесс затянется по времени).
Напряжение должно быть не более 14,4 В.
Подготовьте обычную (не светодиодную) 12-вольтовую лампу с проводами.
Заряжайте АКБ, не превышая указанные напряжение и ток.
Раз в 10…30 минут (как позволяет время и желание) нагружайте на 3…5 минут АКБ лампой.
Продолжайте заряд, пока при напряжении 14,4 В ток заряда не снизится до 0,1 А.
Разрядите АКБ и повторите весь цикл ещё разок-другой (если сульфатация жёсткая, что видно по светло-серым пластинам).

В принципе, положительные результаты даёт даже тренировка без лампочки. То есть, обычная зарядка пониженными токами, затем разрядка и повторение процедуры. Как правило, при каждой следующей зарядке процесс будет проходить заметно дольше. Это означает, что сульфатов стало меньше, и батарея способна накапливать больше энергии (повышается ёмкость).

Если десульфатация увенчалась успехом, то и плотность неминуемо повысится. При этом всё, что придётся доливать в АКБ, это исключительно дистиллированную воду. И то, только если в этом есть необходимость.

Перемешивание электролита

Проблема эта многим известна и достаточно легко устраняется без танцев с бубном. Одни производители частично решили её внесением новшеств в конструкцию АКБ. В таких аккумуляторах есть элементы, способствующие перемешиванию электролита во время движения автомобиля. Производители кальциевых АКБ предлагают в прилагаемых инструкциях смешивать электролит принудительным «кипячением». На последнем и остановимся.

Чтобы перемешать более плотный электролит с менее плотным, надо заставить его немного «покипеть». Поскольку «кипение» в данном случае вызывается ничем иным, как электролизом (а не нагревом, как в случае с приготовлением пищи), его и будем провоцировать.

Делается правильно это следующим образом:

Заряжайте АКБ током 10% от реальной ёмкости.
Не превышайте напряжение 14,4 В.
Дождитесь, когда при напряжении 14,4 В ток заряда снизится до 0,1 А (первые три шага — это обычный цикл зарядки АКБ).
Повысьте напряжение заряда до 15,5…16,1 В.
Ток, при этом, не должен превышать 5% от ёмкости (для 60-ки 3 А).

Контролируя температуру АКБ, заряжайте в таком режиме 20…40 минут.
Проверяйте плотность электролита.

Если на аккумуляторе есть цветовой индикатор, то до пункта три включительно он, как правило, будет оставаться красным. Это означает, что плотность в верхних слоях АКБ не дотягивает до нормы, хотя возле пластин она, скорее всего, уже в норме. После шагов 4-5-6 индикатор позеленеет, что укажет на успешное перемешивание и выровнявшуюся плотность. Только после этого есть смысл измерять её ареометром. До «кипячения» плотность всегда будет заниженной.

Перемешаться электролит в заряженной аккумуляторной батарее может и без «кипячения» описанным способом. Плотность часто выравнивается после поездки по не очень ровным дорогам, в тот же день, или к следующему утру (индикатор внезапно зеленеет).

Тем не менее, трясти АКБ в руках, чтобы смешать принудительно электролиты разной плотности, ни в коем случае нельзя. Но это уже другая история.

Итоги

Как видите, материал подошёл к концу, и в нём нет ни одного совета доливать в АКБ свежий электролит или концентрированную серную кислоту. Доливать нужно только воду, и то, если в этом есть необходимость. Если же вам ничего из вышеописанного не помогло поднять плотность, значит вашему аккумулятору пришёл конец. Вы, конечно, можете попробовать заменить электролит, долить кислоты, посверлить корпус необслуживаемой батареи, залить в АКБ воду с содой и многое другое, что советуют на просторах Интернета. Это всё будет очень интересно и познавательно, но от покупки нового аккумулятора подобные мероприятия не спасут.

Проверка НРЦ и плотности электролита

Главная / Информация покупателю / Ремонт, заряд, контроль и хранение АКБ / Проверка НРЦ и плотности электролита

Для того, чтобы замедлить старение АКБ, необходимо выполнять несколько основных требований по контролю за состоянием батареи и электрооборудования автомобиля.

Проверка напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) проводится через 6 – 8 часов после выключения двигателя (или зарядного тока при заряде от внешнего зарядного устройства). Напряжение на клеммах батареи измеряется с помощью вольтметра. Значение НРЦ в зависимости от степени заряженности батареи приведено в табл. 1. Степень заряженности также однозначно связана и с плотностью электролита АКБ

табл. 1 Зависимость напряжения разомкнутой цепи [ НРЦ ] АКБ при различных температурах электролита

Степень заряженности %	Равновесное напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) В, при различных температурах
Степень заряженности %	+20…+25 С	+5…-5 С	-10…-15 С
100	12,70 – 12,90	12,80 – 13,00	12,90 – 13,10
75	12,55 – 12,65	12,55 – 12,75	12,65 – 12,85
Опасная зона
50	12,20 – 12,30	12,30 – 12,40	12,40 – 12,50
25	11,95 – 12,10	12,10 – 12,20	12,20 – 12,30
0	11,60 – 11,80	11,70 – 11,90	11,80 – 12,00

При безотказной эксплуатации необслуживаемой батареи, которая не имеет пробок, достаточно один раз в 3 – 4 месяца проверять ее НРЦ с целью определения состояния заряженности в соответствии с табл. 1. Если же возникают трудности с пуском двигателя, необходимо проверить исправность электрооборудования.

У полностью заряженной батареи плотность электролита составляет 1,28+0,01 г/см

3. Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1,20+0,01 г/см³у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50 %. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1,10±0,01 г/см³.

Если значение плотности во всех аккумуляторах («банках») одинаково (с разбросом ±0,01 г/см³), это говорит об отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектном аккумуляторе будет значительно ниже, чем в остальных ячейках.

Для измерения плотности применяют ареометры со сменными денсиметрами для измерения плотности различных жидкостей, например, антифриза с плотностью от 1,0 до 1,1 г/см³или электролита с плотностью от 1,1 до 1,3 г/см³.

Одновременно необходимо замерить температуру электролита. Результат измерения плотности приводят к +25 С. Для этого к показаниям денсиметра надо прибавить или отнять поправку, полученную с помощью табл. 2 (в соответствии со знаком указанного значения поправки).

Если при измерении окажется, что НРЦ ниже 12,6 В, а плотность электролита ниже 1,24 г/см³, батарею необходимо подзарядить и проверить зарядное напряжение на ее клеммах при работающем двигателе.

табл. 2 Температурные поправки к показаниям денсиметра при приведении плотности электролита к +25 С

Температура электролита, С	Поправка, г/см³	Температура электролита, С	Поправка, г/см³
-65..-50	-0,06	-4…+10	-0,02
-49…-35	-0,05	+11…+24	-0,01
-34…-20	-0,04	+26…+40	+0,01
-19…-5	-0,03	+41…+55	+0,02

Высокоэнергетическая хелатная хромовая проточная батарея Электролит с нейтральным pH

. 4 октября 2022 г .; 17 (19): e202200700.

doi: 10.1002/азия.202200700. Epub 2022 1 сентября.

Брайан Х Робб ¹ , Скотт Э. Уотерс ² , Михаил П. Маршак ^{2
3}

Принадлежности

¹ Факультет химической и биологической инженерии, Колорадский университет в Боулдере, США.
² Химический факультет Колорадского университета в Боулдере, Боулдер, CO-80309, США.
³ Институт возобновляемых и устойчивых источников энергии, Колорадский университет в Боулдере, США.

PMID: 35972999
DOI: 10.1002/Азия.202200700

Брайан Х. Робб и др. Хим Азиат Дж. 2022 .

. 4 октября 2022 г .; 17 (19): e202200700.

doi: 10.1002/азия.202200700. Epub 2022 1 сентября.

Авторы

Брайан Х Робб ¹ , Скотт Э. Уотерс ² , Михаил П. Маршак ^{2
3}

Принадлежности

¹ Факультет химической и биологической инженерии, Колорадский университет в Боулдере, США.
² Кафедра химии, Университет Колорадо в Боулдере, Боулдер, CO-80309, США.
³ Институт возобновляемых и устойчивых источников энергии, Колорадский университет в Боулдере, США.

PMID: 35972999
DOI: 10.1002/Азия.202200700

Абстрактный

Работа проточных окислительно-восстановительных батарей (RFB) с высокой концентрацией необходима для увеличения их емкости накопления энергии, но некислотные электролиты с трудом достигают высоких концентраций ионов металлов, растворенных в кислоте, что ограничивает разработку энергоемких электролитов с нейтральным pH. Мы сообщаем о работе RFB с нейтральным pH 1,3-пропилендиаминтетраацетата хрома (CrPDTA) в концентрациях 1,2 М при комнатной температуре и 1,6 М при 40 ° C, демонстрируя на 60% более высокую емкость неголита, до 42,9Ah L ^-1 , чем сообщалось ранее для неаддитивных утилизирующих растворов этого перспективного материала. При расширенном полном цикле клеток мы демонстрируем важность выбора буфера и pH при использовании мембраны Fumasep E-620(K). Наконец, мы расширили рабочий диапазон pH CrPDTA до pH 7, который при циклировании при 100 мА см ^-2 против ферроцианидного посолита продемонстрировал превосходную кулоновскую эффективность >99,7% и энергоэффективность >87% при работе почти на 700 мВ больше. отрицательное, чем термодинамическое окно выделения водорода.