V současné době je výběr dobíjecích baterií obrovský - v prodeji najdete zdroje energie připravené k použití, stejně jako suché nabité baterie, které vyžadují přípravu elektrolytu a jeho naplnění před použitím. Mnoho lidí často provádí další údržbu baterií v servisních střediscích. Z různých důvodů může být nutné připravit řešení sami. Aby byla tato akce úspěšná, měli byste vědět, jak si elektrolyt vyrobit doma.
Elektrolyt je elektricky vodivý roztok obsahující destilovanou vodu a kyselinu sírovou, žíravý draslík nebo sodík, v závislosti na typu zdroje energie.
Koncentrace kyseliny sírové v baterii
Tento indikátor kyselosti přímo závisí na požadované hustotě elektrolytu. Zpočátku je průměrná koncentrace tohoto roztoku v autobaterii asi 40 %, v závislosti na teplotě a klimatu, ve kterém je zdroj energie používán. Během provozu klesá koncentrace kyseliny na 10–20 %, což ovlivňuje výkon baterie.
Zároveň stojí za to pochopit, že sirná složka baterie je nejčistší kapalina, která je z 93 % složena přímo z kyseliny, zbývajících 7 % jsou nečistoty. V Rusku je výroba této chemikálie přísně regulována - výrobky musí splňovat požadavky GOST.
Rozdíly v elektrolytech pro různé typy baterií
Navzdory skutečnosti, že princip fungování řešení je stejný pro různé zdroje energie, měli byste si být vědomi některých rozdílů ve složení. Podle složení je zvykem rozlišovat alkalické a kyselé elektrolyty.
Alkalické baterie
Tento typ zdroje energie se vyznačuje přítomností hydroxidu niklu, oxidu barnatého a grafitu. Elektrolytem v tomto typu baterie je 20% roztok žíravého draslíku. Tradičně se používá aditivum monohydrát lithia, které umožňuje prodloužit životnost baterie.
Alkalické zdroje energie se vyznačují absencí interakce roztoku draslíku s látkami vznikajícími při provozu na baterie, což pomáhá minimalizovat spotřebu.
Kyselinové baterie
Tento typ napájecího zdroje je jedním z nejtradičnějších, a proto je řešení v nich mnohým známé - směs destilované vody a roztoku síry. Elektrolytový koncentrát pro olověné akumulátory je levný a vyznačuje se schopností vést velké proudy. Hustota kapaliny musí odpovídat klimatickým podmínkám.
Jiné typy baterií: je možné si pro ně připravit elektrolyt sami?
Samostatně bych chtěl upozornit na moderní olověné napájecí zdroje - gel a AGM. Lze je také naplnit osobně připraveným roztokem, který je ve specifické formě - ve formě gelu nebo uvnitř separátorů. K doplnění gelových baterií budete potřebovat další chemickou složku - silikagel, který zahustí roztok kyseliny.
Nikl-kadmiové a železo-niklové baterie
Na rozdíl od olověných zdrojů energie jsou kadmiové a železoniklové naplněny alkalickým roztokem, což je směs destilované vody a žíravého draslíku nebo sodíku. Hydroxid lithný, který je součástí tohoto roztoku pro určité teplotní podmínky, umožňuje zvýšit životnost baterie.
Tabulka 2. Složení a hustota elektrolytu pro kadmiové a železo-niklové baterie.
Jak správně připravit elektrolyt doma: bezpečnostní opatření
Příprava roztoku zahrnuje práci s kyselinami a alkáliemi, proto je pro nejzkušenější osoby nezbytná preventivní opatření. Než začnete, připravte si ochranné pomůcky:
- latexové rukavice
- Chemicky odolné oděvy a zástěry;
- ochranné brýle;
- čpavek, soda nebo boritý roztok k neutralizaci kyseliny a zásady.
Zařízení
K přípravě elektrolytu baterie budete kromě samotného zdroje energie potřebovat následující položky:
- nádoba a tyčinka, odolné vůči kyselinám a zásadám;
- destilovaná voda;
- přístroje pro měření hladiny, hustoty a teploty roztoku;
- baterie sírová kapalina - pro kyselé baterie, pevné nebo kapalné alkálie, lithium - pro odpovídající typy baterií, silikagel - pro gelové baterie.
Sekvence procesu: výroba elektrolytu pro olověný zdroj energie
Před zahájením práce si přečtěte informace uvedené v tabulce 3. Umožní vám vybrat požadovaný objem kapalin. Baterie obsahují od 2,6 do 3,7 litrů roztoku kyseliny. Doporučujeme naředit přibližně 4 litry elektrolytu.
Tabulka 3. Podíl vody a kyseliny sírové.
- Potřebné množství vody nalijte do nádoby odolné vůči žíravým látkám.
- Voda by se měla ředit kyselinou postupně.
- Na konci procesu infuze změřte hustotu výsledného elektrolytu pomocí hustoměru.
- Nechte kompozici sedět asi 12 hodin.
Tabulka 4. Hustota elektrolytu pro různá podnebí.
Koncentrace roztoku kyseliny musí být vztažena k minimální teplotě, při které je baterie provozována. Pokud je kapalina příliš koncentrovaná, musí se zředit destilovanou vodou.
Podívejte se na video, jak měřit hustotu elektrolytu.
Pozornost! Nemůžete nalít vodu do kyseliny! V důsledku této chemické reakce může dojít k varu kompozice, což povede k jejímu potřísnění a možnosti poleptání kyselinou!
Vezměte prosím na vědomí, že při míchání složek vzniká teplo. Ochlazený roztok by měl být nalit do připravené baterie.
Způsob ředění elektrolytu pro alkalický zdroj energie
Hustota a množství elektrolytu v takových bateriích jsou uvedeny v návodu k obsluze zdroje energie nebo na webových stránkách výrobce.
- Do misky nalijte destilovanou vodu.
- Přidejte louh.
- Roztok promíchejte, pevně uzavřete a nechte 6 hodin louhovat.
- Po uplynutí času vypusťte výsledný světelný roztok - elektrolyt je připraven.
Když se objeví sediment, promíchejte. Pokud zůstane na konci usazování, vypusťte elektrolyt, aby se sediment nedostal do baterie - to povede ke snížení její životnosti.
Pozornost! Během práce by teplota alkalického roztoku neměla přesáhnout 25 stupňů Celsia. Pokud je kapalina příliš horká, ochlaďte ji.
Po přivedení roztoku na pokojovou teplotu a nalití do baterie je nutné zdroj plně nabít proudem rovným 10 % kapacity baterie (60Ah - 6A).
Jak vidíte, příprava roztoku elektrolytu není tak náročná záležitost. Hlavní věc je jasně určit požadované množství přísad a pamatovat na bezpečnost. Zkoušel jsi ředit elektrolyt vlastníma rukama? Podělte se o své zkušenosti s našimi čtenáři v komentářích.
9.1. Před přípravou elektrolytu byste si měli připravit potřebné množství akumulátorové kyseliny sírové, destilované vody a nádobu na ředění elektrolytu.
Chemické složení akumulátorové kyseliny sírové musí splňovat požadavky GOST 667-73*, voda - GOST 6709-72*.
Je povoleno používat kondenzát z turbín tepelných elektráren, pokud koncentrace nečistot nepřekračuje normy stanovené „Pravidly pro technický provoz spotřebitelských elektrických instalací“ a uvedené v tabulce. 9.1.
9.2. Šarže kyseliny musí být dodána s pasem (certifikátem) s údaji o chemické analýze potvrzujícím shodu s GOST 667-73*.
V případě absence pasu (certifikátu) je zákazník povinen doložit protokol o chemickém rozboru průměrného vzorku kyselé a destilované vody. Bez pasu (certifikátu) nebo protokolu pro chemický rozbor kyselé a destilované vody je zakázáno začít s přípravou elektrolytu.
9.3. Elektrolyt kyseliny sírové se doporučuje připravovat v pogumované ocelové lázni nebo vyložené plátovým polyethylenem, jejíž kapacita by měla být minimálně o 25 % větší než celkové množství elektrolytu potřebné pro danou baterii.
Množství elektrolytu pro různé typy baterií je uvedeno v příloze 2.
Pokud nejsou k dispozici speciální lázně pro přípravu elektrolytu, můžete použít jakoukoli nádobu odolnou proti kyselinám: dřevěné nebo ocelové lázně vyložené válcovaným olovem, ebonitem nebo keramickými nádobami, stejně jako obdélníkové dřevěné nádrže vyrobené z desek o tloušťce 30-50 mm, zakryté vrstvou papíru č. 5 o síle 5-7 mm.
Tabulka 9.1
| №№ | Index | Normy |
| 1 | Obsah železa, %, ne více | 0,0005 |
| 2 | Obsah netěkavého zbytku po kalcinaci, %, ne více | 0,002 |
| 3 | Obsah oxidů dusíku, %, ne více | 0,000003 |
| 4 | Obsah arsenu, %, ne více | 0,000005 |
| 5 | Obsah chloridových sloučenin, %, ne více | 0,00002 |
| 6 | Obsah manganu, %, ne více | 0,000005 |
| 7 | Obsah mědi, %, ne více | 0,00005 |
| 8 | Obsah látek redukujících manganistan draselný, ml 1% roztoku KMnO4, více ne | 0,45 |
| 9 | Obsah množství těžkých kovů v %, ne více | 0,001 |
9.4. Vana, omytá uvnitř destilovanou vodou, by měla být instalována v místnosti pro baterie mezi řadami baterií na přenosných stojanech a v místnosti pro přípravu elektrolytu (kyseliny) - na stacionárních kovových stojanech (obr. 17).
Vana pro ředění elektrolytu by měla být instalována v takové výšce, aby dno vany bylo o 25-30 mm výše než horní okraj baterií.
9.5. Baterie typu SK a SKE by měly být naplněny elektrolytem o hustotě 1,18 g/cm3 při teplotě elektrolytu 25°C.
Rýže. 17. Schéma plnění elektrolytu do baterií
1 - nádoba na přípravu elektrolytu; 2 - kyselinovzdorná pryžová hadice o průměru 25 mm; 3 - baterie; 4 - kovový stojan pro instalaci kontejnerů; 5 - podlaha z desek tloušťky 25 mm
Pokud je teplota elektrolytu jiná než 25°C, pak se hustota elektrolytu, který je nutné nalít do baterií, určí z tabulky. 9.2.
Tabulka 9.2
| Hustota elektrolytu při 25 °C, g/cm3 | Hustota elektrolytu, g/cm3, při teplotě | |||||||
| 10°С | 15°С | 20°С | 30°С | 35 °С | 40°С | 45 °С | 50°С | |
| 1,18 | 1,192 | 1,188 | 1,184 | 1,176 | 1,172 | 1,168 | 1,164 | 1,16 |
| 1,19 | 1,202 | 1,198 | 1,194 | 1,186 | 1,182 | 1,178 | 1,174 | 1,17 |
| 1,20 | 1,212 | 1,208 | 1,204 | 1,196 | 1,192 | 1,188 | 1,184 | 1,18 |
| 1,21 | 1,222 | 1,218 | 1,214 | 1,206 | 1,202 | 1,198 | 1,194 | 1,19 |
| 1,22 | 1,232 | 1,228 | 1,224 | 1,216 | 1,212 | 1,208 | 1,204 | 1,20 |
| 1,23 | 1,242 | 1,238 | 1,234 | 1,226 | 1,222 | 1,218 | 1,214 | 1,21 |
| 1,24 | 1,252 | 1,248 | 1,244 | 1,236 | 1,232 | 1,228 | 1,224 | 1,22 |
| 1,25 | 1,262 | 1,258 | 1,254 | 1,246 | 1,242 | 1,238 | 1,234 | 1,23 |
Například: teplota elektrolytu je 15°C. Baterie typu SK a SKE by měly být naplněny elektrolytem o hustotě 1,188 g/cm3, nikoli 1,18 g/cm3, jako při teplotě 25°C.
9.6. Elektrolyt by měl být připraven v následujícím pořadí:
- Vany se naplní na 65-70 % objemu destilovanou vodou, načež se přidá kyselina. Nelijte vodu do kyseliny;
- kyselina se přilévá tenkým proudem za stálého míchání roztoku dřevěným lopatkovým míchadlem, stlačeným vzduchem nebo kyslíkem při tlaku 0,2 - 0,3 kgf/cm2;
- pro přípravu elektrolytu o hustotě 1,18 g/cm3 je nutné přidat 0,2 litru (366 g) kyseliny na každý litr destilované vody, pro elektrolyt o hustotě 1,22 g/cm3 0,26 litru (477 g ) by měla být přidána kyselina;
- po ochlazení na teplotu 25 °C se elektrolyt změní a upraví;
- Pokud je při úpravách hustota elektrolytu pod normou, přidejte kyselinu, pokud je nad normou, přidejte vodu.
9.7. Pokud je k dispozici čerpadlo odolné vůči kyselinám, dodává do lázně vodu a kyselinu pro zředění elektrolytu a také plní baterie elektrolytem.
V tomto případě není potřeba vanu instalovat na stojany. Malé množství elektrolytu lze přidat pomocí hadice z kyselinovzdorné pryže.
K tomu potřebujete:
- na konec hadice připevněte olověné závaží (kus pájecí tyče, spojovací pásek atd.);
- přeložte hadici na polovinu a držte oba konce v ruce a nalijte do ní destilovanou vodu;
- Upnutím jednoho konce hadice se druhý – s olověným závažím – rychle ponoří do roztoku elektrolytu:
- Uvolněte konec hadice, vypusťte vodu do připravené nádoby a hadici s vytékajícím elektrolytem nasměrujte do nádrže baterie.
Po naplnění baterie elektrolytem konec hadice opět ohněte, upněte a nasměrujte na další baterii.
Pokud připravený elektrolyt nestačí naplnit všechny baterie, pak se rozdělí a nalije rovnoměrně do všech baterií. V tomto případě se první plnění elektrolytem provádí ke spodnímu okraji elektrod. Po následném naplnění, kdy jsou elektrody ponořeny do elektrolytu, je nutné baterii nabíjet slabým proudem rovnajícím se 0,1 vybíjecího proudu 10hodinového režimu až do úplného naplnění elektrolytu.
9.8. Vhodnost elektrolytu dodaného zákazníkem musí být potvrzena protokolem o laboratorním rozboru.
9.9. Před plněním nádrží elektrolytem a zahájením výroby baterie byste měli:
- zkontrolovat soulad umístění stojanů a baterií s projektovými výkresy;
- zkontrolujte správnou instalaci bateriových nádrží na stojany, přítomnost izolátorů a těsnění pod bateriemi, správnou vzdálenost mezi nádržemi, spolehlivost svařování desek se spojovacími lištami, správnou instalaci oddělovačů, držáků a pružin;
- otestujte spolehlivost nabíječky, za tímto účelem zapněte nabíjecí jednotku na zátěž odpovídající maximálnímu nabíjecímu proudu po dobu 8 hodin (test provádí zákazník); napájení nabíječky při formování musí být nepřerušené (ze 2 zdrojů napájení);
- u baterií s olověnými nádržemi zkontrolujte, zda se olověné strany dotýkají stěn krabic a zda nedochází ke zkratu mezi deskami sousedních nádrží a zda se nedotýkají olovem vyložených elektrod;
- zkontrolujte polaritu sběrnic a napětí mezi kladnými a krajními zápornými sběrnicemi přímo v akumulátorovně. K tomu je potřeba sestavit obvod pro nabíjení (obr. 18) a zapnout nabíječku. Pomocí DC voltmetru připojeného na svorky 300 V změřte napětí mezi póly prvního a posledního článku baterie. Pomocí údajů z voltmetru byste se měli ujistit, že blok kladných elektrod první baterie je kladný pól a blok záporných elektrod poslední baterie záporný pól. Napětí mezi póly by se mělo rovnat napětí na baterii, které je indikováno voltmetrem na DC panelu;
- zkontrolujte funkčnost ventilačního systému jeho zapnutím na 3 hodiny;
- zkontrolujte činnost automatického blokování, které při zastavení ventilace vypne nabíjecí proud.
Rýže. 18. Schéma připojení baterie pomocí elementárního spínače. Nabíječka - nabíječka
9.11. Hladina elektrolytu v baterii, měřená skleněnou trubicí, by měla být 10-15 mm nad horními okraji elektrod.
9.12. Pro předměty umístěné v prostoru kontroly instalace centrálně s následnou dopravou na místo se doporučuje připravit velké množství elektrolytu (obr. 19).
Rýže. 19. Technologické schéma přípravy elektrolytu kyseliny sírové pro baterie. Šipky ukazují směry pohybu toku:
V tomto případě musí být elektrolyt připraven v následujícím pořadí:
- akumulátorová kyselina sírová, přiváděná ze základny ve speciální nádrži 7, je čerpána stlačeným vzduchem z kompresoru 5 nebo čerpadlem do nádrže 6;
- destilovaná voda se připravuje v tepelných nebo elektrických destilátorech 1, stejně jako aniontově-kationtovým čištěním a skladuje se v nádrži 2;
- destilovaná voda a poté kyselina z nádrží jsou dopravovány stlačeným vzduchem nebo čerpadlem do reaktoru 4 a intenzivně míchány;
- Po ochlazení na 25 °C a úpravě hustoty se elektrolyt přečerpá do nádrže 3.
Všechny nádoby v technologickém procesu centralizovaného odběru elektrolytu musí být vyrobeny z ocelového plechu a zevnitř vyloženy kyselinovzdorným materiálem.
9.13. Elektrolyt na místa instalace se doporučuje dodávat ve speciálních kyselinovzdorných nádržích namontovaných na dvounápravovém přívěsu nebo v měkkých kyselinovzdorných nádržích umístěných v kovových nádobách. Malá množství elektrolytu lze dodávat ve 20litrových skleněných lahvích nebo 50litrových polyetylenových nádržích.
9.14. Elektrolyt dodávaný na místo v nádrži nebo měkké nádobě by měl být naplněn hadicí (hadicemi) vyrobenými z kyselinovzdorné pryže. Jeden konec hadice musí být připevněn k odtokové trubce nádrže (měkký zásobník), druhý by měl být spuštěn do nádrže baterie (obr. 20).
9.15. Aplikace průmyslové technologie popsané v odstavcích. 9.12, 9.13, 9.14, umožňuje zkrátit dobu instalace a snížit podíl ruční práce pro pracovníky baterie.
Elektrolyt je nejdůležitější složkou dobíjecích baterií. Bez něj je jejich práce nemožná a na kvalitě a správné přípravě závisí jak technické parametry, tak výdrž baterií.
V dnešní době je možné zakoupit elektrolyt pro jakýkoli typ baterie, ale někdy je potřeba si jej vyrobit sami. Připravit elektrolyt pro baterii není obtížné, pokud je splněna řada podmínek.
Složení elektrolytu
Elektrolyt je roztok účinné látky v destilované vodě. V závislosti na typu použité baterie je účinná látka:
- kyselina sírová pro olověné baterie;
- alkálie (louh sodný nebo draselný) pro alkalické baterie.
V alkalických bateriích, aby byly splněny speciální požadavky, může elektrolyt obsahovat přídavek žíravého lithia. V lithium-iontových a lithium-polymerových bateriích je také hlavní žíravé lithium.
Požadavky na součást
Normální průběh chemických reakcí klade zvláštní požadavky na elektrolytické látky. Hlavním požadavkem je vysoký stupeň čistoty materiálů. Čím čistší jsou chemikálie použité k přípravě elektrolytu, tím vyšší je účinnost baterií a jejich životnost.
Podle požadavků norem musí akumulátorová kyselina sírová obsahovat minimálně 92 - 94 % kyseliny sírové. Zbývajících 6–8 % tvoří voda. Obsah kovových solí není větší než tisíciny procenta.
Pozornost! Alkálie se vyrábí v suché formě a má podobné požadavky.
Pokud problémy s uvedenými látkami obvykle nevznikají (odpovědnost za čistotu spočívá na podnicích vyrábějících materiály a obchodních organizacích), pak s vodou je to o něco horší. Mnoho automobilových nadšenců nerozlišuje mezi obyčejnou a destilovanou vodou.
Voda z vodovodu je nasycena roztoky různých solí kovů a organických látek. Jednoduchým varem se můžete zbavit malého množství solí tvrdosti, zatímco zbývající látky zůstanou nezměněny. Ve vodě z vodovodu jsou pro baterie nejnebezpečnější soli železa, které se tam nacházejí ve vysokých koncentracích.
Účinné látky pro elektrolyt je nutné ředit destilovanou vodou, která se liší tím, že její obsah soli je minimální. Taková voda svými chemickými a fyzikálními parametry prakticky odpovídá vodě ideální.
Hustota elektrolytu
K plnění baterií se používají směsi s přesně definovanými koncentracemi jednotlivých složek. Pro usnadnění kontroly kvantitativního složení byl zaveden koncept hustoty. To je vysvětleno skutečností, že destilovaná voda má hustotu 1 g/cm3 a jakékoli cizí přísady tuto hodnotu zvyšují. Kyselina sírová a alkálie mají mnohem vyšší hodnoty měrné hmotnosti, takže měřením hustoty roztoku lze snadno určit složení elektrolytu. Hustota se měří pomocí jednoduchého zařízení a jak měřit hustotu, čtěte .
Množství výchozích látek
Chcete-li připravit elektrolyt s danou hodnotou hustoty, musíte vzít přesně definované množství výchozích látek. Níže uvedená tabulka ukazuje nejběžnější hodnoty hustoty pro různé typy elektrolytů.
| Hustota, g/cm3 | Množství vody, l | Množství kyseliny, l | Množství alkálií, kg | Teplota tuhnutí elektrolytu, °C |
| 1,24 | 0,819 | 0,242 | -45 | |
| 1.25 | 0,809 | 0,253 | -50 | |
| 1.26 | 0,8 | 0,263 | -55 | |
| 1.27 | 0,791 | 0,274 | -60 | |
| 1.28 | 0,781 | 0,285 | -65 | |
| 1,15 – 1.21 | 3 | 1 | -19 … +35 | |
| 1.25 – 1.27 | 2 | 1 | -20 … -40 |
Pro zvýšení přípustné provozní teploty v oblastech s horkým klimatem nebo v podnicích s vysokou okolní teplotou se do alkalických baterií přidává žíravé lithium v množství 15-20 g. na litr elektrolytu.
Vlastnosti technologie přípravy elektrolytu
Při přípravě mějte na paměti následující:
- hustota kyseliny a zásady je mnohem vyšší než hustota vody;
- reakce míšení kyseliny s vodou a rozpouštění alkálie dochází při uvolňování vysokých teplot (až 80-90 °C);
- kyseliny a zásady reagují s většinou kovů.
Z výše uvedeného vyplývá, že nádobí pro přípravu elektrolytu musí být vyrobeno z materiálu, který je odolný vůči agresivním látkám a teplotě. Těmto požadavkům nejlépe vyhovuje sklo a keramika. Použití plastového nádobí je možné za předpokladu, že se nezahřívá na vysoké teploty. Nemůžete používat smaltované nádobí, protože pokud jsou ve smaltu neviditelné praskliny, elektrolyt bude kontaminován kovovými solemi. Totéž platí pro výrobky z nerezové oceli. Takové materiály nereagují s vodou, ale výrobci nezaručují jeho neutralitu s ohledem na agresivní látky.
Důležité! Před výrobou elektrolytu si předem odměřte požadované množství součástek.
Příprava kyselého elektrolytu
Vysoká hustota kyseliny a schopnost zahřát se při smíchání s vodou určovaly specifika přípravy roztoku: kyselina se musí nalít do vody. Pokud uděláte opak, pak se voda nahoře zahřeje k bodu varu a vystříkne spolu s kapkami kyseliny.
Pro snížení zahřívání je vhodné ředit kyselinu ve dvou stupních. V první fázi se připraví roztok o hustotě 1,40 a poté se po ochlazení připraví elektrolyt požadované koncentrace. Roztok s hustotou 1,40 se nazývá korekční roztok. Používá se ke korekci hustoty elektrolytu v pracovních bateriích. Po přidání kyseliny do vody se směs jemně promíchá skleněnou tyčinkou. Připravený elektrolyt musí být po určitou dobu (od půl do dne) ponechán pro jeho rovnoměrné promíchání a úplné vychladnutí.
Pozornost! Trvanlivost kyselého roztoku je neomezená.
Příprava alkalického elektrolytu
Potřebné množství alkálie se nalije do odměřeného množství vody a míchá se až do úplného rozpuštění. Je také nutné počkat, až se sediment úplně rozpustí a teplota klesne k normálu.
Alkalický roztok musí být skladován v hermeticky uzavřené nádobě zabraňující přístupu vzduchu. Oxid uhličitý snadno reaguje s alkáliemi za vzniku uhličitanů – solí kyseliny uhličité. V důsledku toho se obsah účinné látky v roztoku časem snižuje.
Roztoky kyselin a zásad by měly být průhledné nebo mít lehce nažloutlý odstín. Přítomnost zákalu v usazeném roztoku ukazuje na nízkou čistotu originálních komponent a jsou nevhodné pro použití v bateriích.
Bezpečnostní opatření
Příprava elektrolytu je nebezpečná použitím velmi agresivních látek. Koncentrované roztoky kyselin a louhů mohou způsobit těžko se hojící poleptání kyselinami a při kontaktu s očima mohou způsobit oslepnutí.
Před prací byste si měli připravit neutralizační roztok, abyste smyli všechny kapky elektrolytu, které náhodně spadly na tělo:
- 1% roztok jedlé sody při práci s kys.
- Stolní ocet k neutralizaci alkálií. Ocet by měl být zředěn na polovinu vodou.
Měli byste pracovat s gumovými rukavicemi a nezapomeňte nosit ochranné brýle nebo masku. Pokud se vám elektrolyt dostane na pokožku, měli byste místo kontaktu důkladně opláchnout neutralizačním roztokem a po umytí očí okamžitě vyhledat lékaře.
Veškeré práce se provádějí venku nebo v dobře větraném prostoru. Kyselé páry uvolněné při přípravě roztoku (zejména za horka) způsobují podráždění horních cest dýchacích, projevující se silným kašlem a otokem sliznic.
Jako oblečení doma můžete použít ty, které vám ve skutečnosti nevadí, protože i po vyprání neutralizačním roztokem zůstane mezi vlákny látky část agresivní látky a věci se beznadějně poškodí.
Značná část motoristů má jistě o struktuře své baterie jen povrchní znalosti, ale někdy se opravdu chcete pohrabat a zjistit, co je uvnitř, třeba ji v dětství rozebrat a podívat se na ni. Není třeba to lámat, zkusíme vám to říct.
V minulých článcích jsme se podívali na to, z čeho se baterie skládá. Stručně řečeno, skládá se z kladných a záporných elektrod, které se střídají, a plastových separátorů mezi nimi. Zbytek prostoru je vyplněn elektrolytem.
Co je tedy elektrolyt? Nic složitého, složení elektrolytu baterie je roztok kyseliny sírové a destilované vody. Takže v pořádku.
Baterie Kyselina sírová
Kyselina sírová je těžká, čirá, olejovitá kapalina. Je vysoce rozpustný ve vodě a bez zápachu. Proces rozpouštění kyseliny ve vodě při přípravě elektrolytu pro olověné baterie je doprovázen uvolňováním tepla.
Kyselina sírová se používá v souladu s GOST 667-83 třídy A nebo kyselina sírová zvláštní čistoty v souladu s GOST 142b2-78. Obsah monohydrátu kyseliny sírové je standardizován v rozmezí 92-94 %. Hustota podle GOST – 1,830 g/cm3. Celkový obsah nečistot není větší než 0,03665%, včetně manganu - ne více než 0,0001%, železa - 0,012%, arsenu - 0,0001%, chloru - 0,0005%, oxidů dusíku - 0,0001%.
Destilovaná voda
Proces přípravy elektrolytu pro olověné baterie je nemožný bez destilované vody. Používání technické, pitné a říční vody není povoleno. Je povoleno používat vodní kondenzát z parních turbínových jednotek s povinným chemickým rozborem na obsah železa, který by neměl překročit 0,0004 %, a mědi s maximálním povoleným obsahem 0,005 %.
Elektrické destilátory se obvykle používají k přípravě destilované vody v laboratořích, bateriových stanicích, lékárnách a zdravotnických zařízeních.
Destilátor model D-1 o výkonu 4 kW má výkon 5 l/hod., model AD-10 - 10 l/hod. Lze použít i destilátory jiných modelů. Při práci s konkrétními modely destilátorů se musíte řídit jejich návodem k obsluze.
Vodu získanou v destilátorech je vhodné provést alespoň jednou za půl roku rozbor. Obsah sušiny by neměl překročit 5 mg/l, amoniak a amonné soli - ne více než 0,05 mg/l, sírany - ne více než 0,5 g/l, chloridy - ne více než 0,02 mg/l, vápník - ne více než 1,0 mg/.
Výsledná voda musí být navíc testována na železo, těžké kovy a dusičnany. Výsledky jsou shrnuty v mapě chemického rozboru, na základě které je učiněn závěr o možnosti použití destilátu k přípravě elektrolytu.
Voda musí odpovídat GOST 6709-72.
Náklady na destilovanou vodu v lékárnách a obchodech se pohybují od 10 do 20 rublů na 1,5 litru.
Elektrolytem pro olověné baterie je vodný roztok kyseliny sírové. S výše uvedenými vlastnostmi se používá kyselina sírová a destilovaná voda. Pro plnění nových stacionárních a neopravitelných baterií i pro doplňování se používá elektrolyt o hustotě 1,18-1,24 g/cm3.
Pokud se k přípravě elektrolytu použije kyselina sírová o hustotě 1,83 g/cm3, je vhodné provést práci ve dvou stupních. V první fázi se připraví elektrolyt s hustotou. 1,4 g/cm3. Je nutné zajistit jeho ochlazení na teplotu 20C. Ve druhém stupni se z elektrolytu o hustotě 1,4 g/cm3 připraví elektrolyt požadované hustoty. Ve dvoustupňovém procesu bude stupeň zahřívání roztoku kyseliny sírové výrazně nižší.
Elektrolyt musíte připravit v čisté ebonitové, kameninové nebo speciální plastové nádobě. Z kovových nádob lze použít pouze olovo. Použití skleněného nádobí je přísně zakázáno z důvodu možnosti zničení tepelným šokem.
Nejprve se do nádoby nalije odměřené množství destilované vody a poté se za míchání skleněnou nebo tvrdou gumovou tyčinkou tenkým proudem nalévá vypočtený objem kyseliny sírové. Je lepší přidávat kyselinu v oddělených částech.
Je třeba přísně dodržovat následující pravidlo: nalít kyselinu do vody a ne naopak. Je to způsobeno tím, že pokud nalijete vodu do kyseliny, voda se okamžitě zahřeje, vaří a šplouchá a nese s sebou kapky horké kyseliny, jejíž dopad na kůži způsobuje popáleniny. Proto je nutné veškerou práci provádět v holínkách, látkových kombinézách a gumových rukavicích. Můžete také nosit gumovou zástěru a nezapomeňte nosit ochranné brýle.
Pro přípravu elektrolytu o hustotě 1,4 g/cm3 na 1 litr roztoku uvádíme níže tabulku, jaké poměry kyseliny sírové a destilované vody je třeba dodržet.
Tabulky poměru kyseliny sírové a destilované vody
stůl 1
Pro elektrolyt s hustotou 1,4 g/cm3 je potřeba zachovat proporce z druhé tabulky.
tabulka 2
Pro přípravu elektrolytu o hustotě 1,83 g/cm3 použijte třetí tabulku.
Tabulka 3
Při měření hustoty se používají hustoměry s rozsahem měření 1,1-1,4 g/cm3 a hodnotou dělení ne hrubší než 0,005 g/cm3 a protože hustota závisí na teplotě, teploměry s rozsahem měření 0÷50C a hodnotou dělení z 1C. Teploměry by neměly mít dřevěné nebo kovové rámy. Neexistují hustoměry se stanovenými mezemi měření a přesností, proto se používá sada s užšími měřicími rozsahy.
Jak bylo uvedeno výše, proces přípravy elektrolytu vytváří teplo. V tomto případě nebude měření hustoty zahřátého elektrolytu správné, proto je nutné provést korekci během měření, ale je lepší počkat, až teplota dosáhne 20C.
Teplotní gradient hustoty je 0,0007 g/cm3 na 1C. Když je teplota elektrolytu vyšší než daná, v tomto případě 20C, k naměřené hodnotě hustoty se přičte vypočtená korekce. Například: skutečná teplota je 30C, rozdíl od uvedených 20C je 10C. Gradient 0,0007 x 10 = 0,07 g/cm3. K naměřené hodnotě hustoty připočteme korekci rovnou 0,007 g/cm3.
Když je skutečná teplota 10C, rozdíl oproti dané teplotě je také 10C. Gradient rovný 0,0007 g/cm3 vynásobíme 10, čímž získáme korekci 0,007 g/cm3, ale v tomto případě se korekce odečte od naměřené hodnoty hustoty při teplotě 10C.
Je třeba mít na paměti, že nalévání elektrolytu o teplotě nad 25 C do baterií je nepřijatelné.
Fyzikální vlastnosti elektrolytu kyseliny sírové
Je zde ještě jeden fyzikální faktor, který je třeba vzít v úvahu, zvláště když se připravují velké objemy roztoku kyseliny sírové a destilované vody. To je skutečnost, že při smíchání stejných objemů kyseliny sírové a vody bude po ochlazení takového roztoku jeho objem menší než součet počátečních objemů. Chcete-li tento faktor vzít v úvahu, musíte se podívat na čtvrtou tabulku, která ukazuje hodnoty snížení objemu pro roztoky kyseliny sírové různých hustot.
Tabulka 4 Snížení objemu roztoku
Viskozita
Viskozita je vlastnost elektrolytu, která nejvýrazněji ovlivňuje výkon olověného akumulátoru. Elektrochemické procesy, ke kterým dochází při provozu baterie, jsou difúzní povahy. Rychlost difúze závisí především na viskozitě elektrolytu. Je to rychlost difúze, která určuje tok elektrolytu k povrchu a do pórů elektrod při vybíjení, zejména při nastavení tvrdých (minutových, hodinových) režimů vybíjení.
Čím vyšší je viskozita, tím pomalejší je difúze. Při poklesu teploty o 25C vzroste viskozita elektrolytu 2x a při teplotě -50C se zvýší téměř 30x oproti viskozitě při normální teplotě. S rostoucí viskozitou se kapacita snižuje. To je důvod, proč se výkon olověných baterií při nízkých teplotách zhoršuje. Tuto okolnost je třeba vzít v úvahu při instalaci uzavřených baterií s gelovým (zahuštěným) elektrolytem.
Odpor elektrolytu
Odpor elektrolytu zabírajícího objem omezený délkou 1 cm a průřezem 1 cm3 se vypočítá podle vzorce:
kde r je měrný odpor Ohm cm;
L- délka, cm.
S - průřez cm2.
Odpor se mění se změnami koncentrace elektrolytu a teploty.
Aby byl vnitřní odpor baterie minimální, je vhodné použít elektrolyt s nejnižším odporem.
Hodnoty měrného odporu jsou uvedeny v tabulce 5.
Tabulka 5. Odpory elektrolytů
Měrný odpor elektrolytu roste s klesající teplotou, nejvýrazněji při teplotě 0C.
Bod tuhnutí elektrolytu je důležitý, protože jak se baterie vybíjí, její hustota a tím i bod tuhnutí klesá. Při zmrazování se zvyšuje objem elektrolytu, což vede ke zničení elektrod nádoby a baterie. Nejnižší bod tuhnutí má elektrolyt o hustotě 1,29 g/cm3. Startovací baterie používané v náročných podmínkách mají elektrolyt o hustotě 1,26-1,30 g/cm3, který neměří při nejnižších možných teplotách.
K určení teplot tuhnutí elektrolytů různých hustot použijte tabulku 6.
Tabulka 6. Bod tuhnutí elektrolytů
Alkalické elektrolyty
K přípravě elektrolytu pro alkalické baterie se obvykle používá žíravý draslík a žíravý lithium.
Kaustický draslík (KOH) je pevná bílá krystalická látka, vysoce rozpustná ve vodě. Když se žíravý draslík rozpustí ve vodě, uvolní se teplo. Podle GOST 9285-59 se technický žíravý draslík vyrábí ve třech stupních: nejvyšší, A a B. Obsah žíravého draslíku v nejvyšším stupni je nejméně 96 %, ve stupni A - 92 % a ve stupni B - 88 %. . Kromě toho se vyrábí reaktivní hydroxid draselný (GOST 4203-435), který obsahuje méně nečistot než technický hydroxid draselný.
Pokud je elektrolyt připraven z louhu draslíku a žíravého lithia, pak nejprve rozpusťte žíravý draslík a poté přidejte žíravé lithium v množství 10-20 g na 1 litr elektrolytu. Aby po naředění vychladl, stejně jako k usazení nečistot, je nutné jej ponechat v nádobě 15-20 hodin a pevně ji uzavřít víkem.
Po uplynutí této doby se vyčištěný roztok opatrně přelije do čisté nádoby, poté se hustota zkontroluje hustoměrem a v případě potřeby se upraví na normál přidáním vody, alkálie nebo hotového koncentrovaného elektrolytu.
Doporučená hustota elektrolytu je stanovena výrobcem kadmium-niklových a železo-niklových baterií. Pokud v dokumentaci nejsou striktní doporučení, pak se používá elektrolyt s hustotou 1,19-1,21 g/cm3 při 15C a obsahem 10-20 g/l žíravého lithia. Řešení s těmito parametry se používá při provozu baterie při teplotách ne nižších než -20C. Pokud je teplota nižší, je zapotřebí elektrolyt s hustotou 1,25-1,27 g / cm3 bez žíravého lithia.
Pro obnovu starých alkalických kadmium-niklových a železo-niklových baterií se používá draselno-lithný elektrolyt o hustotě 1,255-1,279 g/cm3 s přídavkem 69 g lithného louhu na 1 litr elektrolytu. Chcete-li připravit elektrolyty požadované hustoty, musíte postupovat podle tabulky 7.
Tabulka 7. Hustota alkalických elektrolytů
Příprava alkalických elektrolytů pro železo-niklové a kadmium-niklové baterie
Závěrem lze konstatovat, že doba výroby elektrolytu svépomocí v garážích již skončila. Můžete si koupit hotovou v každém automobilovém obchodě a nevystavovat se riziku při práci s chemikáliemi, jako je kyselina sírová.
Podrobnosti o tom, jaký druh kyseliny je ve vaší autobaterii a proč je potřeba
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.
Obecně lze alkálie použít jako elektrolyt v některých typech autobaterií. Například baterie typu nikl-kadmium nebo nikl-železo. Existuje také skupina 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 se široce používá při výrobě olověných akumulátorů pro automobily. Koncentrace kyseliny v elektrolytu je 30-35 procent (hm.). Zbytek je destilovaná voda. Nemůžete používat běžnou vodu z vodovodu, protože obsahuje soli různých kovů. Pokud se dostanou do autobaterie, výrazně to zkrátí její životnost.
V domácí sféře stačí koncentrace H 2 SO 4 30 procent, v průmyslové sféře se však často používá kyselina sírová o vyšší koncentraci. 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 později vlivem ztráty SO 3 klesne 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/cm3. Tato odrůda získala svůj název díky výrobní metodě ve vyložených věžích nitrosovou metodou. Pražicí plyn s oxidem siřičitým (SO 2) se zpracovává nitrosou (H 2 SO 4 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 . Tento druh se také vyrábí z pražícího plynu, který obsahuje oxid SO 2 . Během reakce se oxiduje na SO 3 při kontaktu s pevným vanadiovým katalyzátorem;
- Odrůda Oleum. Koncentrace 104,5 procenta. Hustota je 1,897 g/cm3. Odrůda je roztok SO 3 v kyselině sírové (H 2 SO 4). Poměr S03 je 20 procent, H2S04 je 104,5 procent;
- 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:
PbO 2 + SO 4 2− + 4H + + 2e − -> PbSO 4 + 2H 2 O
Na záporné elektrodě (katodě) dochází k následujícímu procesu:
Pb + SO 4 2− − 2e − ->PbSO 4
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. Dochází k difúzi H 2 SO 4 z 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.
| Úroveň nabití baterie, % | ||||
|---|---|---|---|---|
| Hustota elektrolytu, g/cm. krychle (+15 stupňů Celsia) | Napětí, V (bez zátěže) | Napětí, V (se zátěží 100 A) | Úroveň nabití baterie, % | Teplota tuhnutí elektrolytu, gr. Celsia |
| 1,11 | 11,7 | 8,4 | 0 | -7 |
| 1,12 | 11,76 | 8,54 | 6 | -8 |
| 1,13 | 11,82 | 8,68 | 12,56 | -9 |
| 1,14 | 11,88 | 8,84 | 19 | -11 |
| 1,15 | 11,94 | 9 | 25 | -13 |
| 1,16 | 12 | 9,14 | 31 | -14 |
| 1,17 | 12,06 | 9,3 | 37,5 | -16 |
| 1,18 | 12,12 | 9,46 | 44 | -18 |
| 1,19 | 12,18 | 9,6 | 50 | -24 |
| 1,2 | 12,24 | 9,74 | 56 | -27 |
| 1,21 | 12,3 | 9,9 | 62,5 | -32 |
| 1,22 | 12,36 | 10,06 | 69 | -37 |
| 1,23 | 12,42 | 10,2 | 75 | -42 |
| 1,24 | 12,48 | 10,34 | 81 | -46 |
| 1,25 | 12,54 | 10,5 | 87,5 | -50 |
| 1,26 | 12,6 | 10,66 | 94 | -55 |
| 1,27 | 12,66 | 10,8 | 100 | -60 |
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. Je to dáno tím, že v tuto chvíli rychle vzniká velké množství PbSO 4, které 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).
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.
