В даний час вибір акумуляторних батарей величезний - у продажу можна знайти готові до використання джерела живлення, а також сухозаряджені батареї, які вимагають здійснити приготування електроліту та його заливку до початку експлуатації. Подальше обслуговування акумуляторів багато хто часто здійснюють у сервісах. З різних причин може виникнути потреба самостійно приготувати розчин. Щоб цей захід увінчався успіхом, слід знати, як зробити електроліт у домашніх умовах.

Електроліт - електропровідний розчин, що містить у своєму складі дистильовану воду та сірчану кислоту, їдкий калій або натрій залежно від типу джерела живлення.

Концентрація сірчаної кислоти в АКБ

Цей показник кислотності залежить від необхідної щільності електроліту. Спочатку середня концентрація цього розчину в автомобільному акумуляторі - близько 40% залежно від температури та клімату, в яких використовується джерело живлення. Під час експлуатації концентрація кислоти знижується до 10–20%, що позначається на працездатності АКБ.

Разом з тим варто розуміти, що акумуляторна сірчана складова - чиста рідина, яка на 93% складається безпосередньо з кислоти, решта 7% - домішки. На території Росії виробництво цього хімікату суворо регламентовано – продукція має відповідати вимогам ГОСТ.

Відмінності електролітів для різних типів акумуляторів

Незважаючи на те, що принцип роботи розчину однаковий для різних джерел живлення, слід знати про деякі відмінності складів. Залежно від складу прийнято виділяти лужний та кислотний електроліти.

Лужні АКБ

Цей вид джерел живлення характеризується наявністю гідроксиду нікелю, окису барію та графіту. Електроліт у цьому виді акумуляторів є 20% розчин їдкого калію. Традиційно використовується добавка моногідрату літію, що дозволяє продовжити термін експлуатації АКБ.

Лужні джерела живлення відрізняються відсутністю взаємодії калійного розчину з речовинами, що утворюються під час роботи акумулятора, що сприяє аксимальному зменшенню витрати.

Кислотні АКБ

Цей вид джерел живлення є одним із найтрадиційніших, тому і розчин у них знайомий багатьом - суміш дистильованої води та сірчаного розчину. Концентрат електроліту для свинцево-кислотних акумуляторів дешево коштує та характеризується здатністю проводити струм великої величини. Щільність рідини має відповідати кліматичним показникам.

Інші види АКБ: чи можна приготувати електроліт для них самостійно?

Окремо хотілося б звернути увагу на сучасні свинцево-кислотні джерела живлення – гелеві та AGM. Вони також можуть бути заправлені власноруч приготованим розчином, який знаходиться в специфічній формі - у вигляді гелю або всередині сепараторів. Для заправки акумуляторів гелевих знадобиться ще один хімічний компонент - силікагель, який загусне кислотний розчин.

Кадмієвонікелеві та залізонікелеві акумулятори

На відміну від свинцевих джерел живлення, кадмієво- та залізонікелеві заливаються лужним розчином, який є сумішшю дистильованої води та їдкого калію або натрію. Гідроксид літію, що входить до складу цього розчину для певних температурних режимів дозволяє збільшити термін служби АКБ.

Таблиця 2. Склад та щільність електроліту для кадмієво- та залізонікелевих та акумуляторів.

Як правильно приготувати електроліт у домашніх умовах: техніка безпеки

Приготування розчину - робота з кислотами і лугами, тому дотримання запобіжних заходів необхідне для найдосвідченіших людей. Перед початком дії підготуйте засоби захисту:

• гумові рукавиці
• одяг та фартух, стійкий до хімічних речовин;
• захисні окуляри;
• нашатирний спирт, кальциновану соду або борний розчин, щоб нейтралізувати кислоту та луг.

Устаткування

Для приготування акумуляторного електроліту, крім самого джерела живлення, знадобляться такі предмети:

• ємність та паличка, стійкі до впливу кислот та лугів;
• дистильована вода;
• інструменти для вимірювання рівня, щільності та температури розчину;
• акумуляторна сірчана рідина – для кислотної АКБ, тверді або рідкі луги, літій – для відповідних видів АКБ, силікагель – для гелевих акумуляторів.

Послідовність процесу: робимо електроліт для кислотно-свинцевого джерела живлення

Перед початком робіт ознайомтеся з інформацією, наведеною в таблиці 3. Вона дозволить вибрати потрібний об'єм рідин. В акумуляторах залито від 2,6 до 3,7 л кислотного розчину. Ми рекомендуємо розводити приблизно 4л електроліту.

Таблиця 3. Пропорції води та сірчаної кислоти.

• У ємність, стійку до їдких речовин, налийте необхідний об'єм води.
• Розбавляти воду кислотою слід поступово.
• Після закінчення процесу вливання заміряйте щільність електроліту, що вийшов, за допомогою ареометра.
• Дайте складу відстоятися близько 12 години.

Таблиця 4. Щільність електроліту щодо різних кліматів.

Концентрація кислотного розчину повинна відповідати мінімальній температурі, при якій експлуатується акумулятор. Якщо рідина вийшла занадто концентрованою, її необхідно розбавити дистильованою водою.

Дивіться відео, як виміряти щільність електроліту.

Увага! Вливати воду у кислоту не можна! Внаслідок цієї хімічної реакції може виникнути закипання складу, що призведе до його розплескування та можливості отримати кислотні опіки!

Звертаємо вашу увагу, що під час змішування компонентів виділяється тепло. У підготовлений акумулятор слід заливати остиглий розчин.

Спосіб розвести електроліт для лужного джерела живлення

Щільність та кількість електроліту в таких акумуляторах зазначено в інструкції з експлуатації джерела живлення або на сайті компанії-виробника.

• Влийте в посуд дистильовану воду.
• Додайте луг.
• Змішайте розчин, герметично закрийте його і дайте настоятися протягом 6 годин.
• Після закінчення часу злийте світлий розчин, що утворився - електроліт готовий.

З появою осаду слід його перемішувати. Якщо до кінця відстоювання він залишається, злийте електроліт так, щоб осад не потрапив до акумулятора - це призведе до зменшення терміну його експлуатації.

Увага! Під час робіт температура лужного розчину має перевищувати 25 градусів за Цельсієм. Якщо рідина надмірно нагрівається, охолодіть її.

Після приведення розчину до кімнатної температури та його заливки в акумулятор джерело живлення необхідно повністю зарядити струмом, що становить 10% від ємності АКБ (60Ач - 6А).

Як бачите, приготування розчину електроліту не така складна справа. Головне, слід чітко визначитися з необхідною кількістю інгредієнтів та пам'ятати про безпеку. Ви намагалися розвести електроліт своїми руками? Поділіться досвідом із нашими читачами у коментарях.

9.1. Перед приготуванням електроліту слід підготувати необхідну кількість акумуляторної сірчаної кислоти, дистильованої води та ємність для розведення електроліту.
Хімічний склад акумуляторної сірчаної кислоти має відповідати вимогам ГОСТ 667-73*, води – ГОСТ 6709-72*.
Допускається використання конденсату з турбін ТЕЦ, якщо концентрація домішок не перевищує норм, встановлених «Правилами технічної експлуатації електроустановок споживачів» і наведених у табл. 9.1.

9.2. Партія кислоти повинна надходити разом із паспортом (сертифікатом) із даними хімічного аналізу, що засвідчують її відповідність ГОСТ 667-73*.
За відсутності паспорта (сертифікату) замовник зобов'язаний надати протокол хімічного аналізу середньої проби кислоти та дистильованої води. Без паспорта (сертифікату) або протоколу хімічного аналізу кислоти та дистильованої води приступати до приготування електроліту забороняється.

9.3. Готувати сірчанокислий електроліт рекомендується в сталевій гумованій або вистеленій листовій поліетиленом ванні, місткість якої повинна бути не менше, ніж на 25% найбільшої кількості електроліту, необхідного для даної батареї.

Кількість електроліту для різних типів акумуляторів зазначена у додатку 2.

За відсутності спеціальних ванн для приготування електроліту можна використовувати будь-яку кислотостійку ємність: дерев'яні або сталеві ванни, футеровані рольним свинцем, ебонітові або керамічні судини, а також дерев'яні баки прямокутної форми з дощок товщиною 30-50 мм, покриті шаром паперу. мм.

Таблиця 9.1

№№ п/п	Показник	Норми
1	Вміст заліза, %, трохи більше	0,0005
2	Зміст нелетючого залишку після прожарювання, %, трохи більше	0,002
3	Зміст оксидів азоту, %, трохи більше	0,000003
4	Зміст миш'яку, %, трохи більше	0,000005
5	Вміст хлористих сполук, %, не більше	0,00002
6	Зміст марганцю, %, трохи більше	0,000005
7	Вміст міді, %, трохи більше	0,00005
8	Вміст речовин, що відновлюють марганцевокислий калій, мл 1% розчину KMnO4, не більше	0,45
9	Зміст суми важких металів у перерахунку на %, трохи більше	0,001

9.4. Ванну, вимиту всередині дистильованою водою, слід встановлювати в акумуляторному приміщенні між рядами акумуляторів на переносні підставки, а в приміщенні для приготування електроліту (кислотному) - на стаціонарні металеві підставки (рис. 17).
Ванна для розведення електроліту повинна встановлюватися на такій висоті, щоб дно ванни було вище за верхню кромку акумуляторів на 25-30 мм.

9.5. В акумулятори типу СК та СКЕ слід заливати електроліт щільністю 1,18 г/см3 за температури електроліту 25°С.

Мал. 17. Схема заливки електроліту в акумулятор батареї
1 – ємність для приготування електроліту; 2 - кислотостійкий гумовий шланг діаметром 25 мм; 3 – акумулятор; 4 – металева підставка для встановлення ємностей; 5 - настил із дощок товщиною 25 мм

Якщо температура електроліту відмінна від 25°С, то густина електроліту, який необхідно заливати в акумулятори, визначають за табл. 9.2.

Таблиця 9.2

Щільність електроліту при 25°С, г/см3	Щільність електроліту, г/см3 при температурі
	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

Наприклад: температура електроліту дорівнює 15°С. В акумулятори типу СК і СКЕ слід заливати електроліт щільністю 1188 г/см3, а не 118 г/см3 як при температурі 25°С.

9.6. Приготування електроліту повинно проводитись у такому порядку:

• ванни на 65-70% обсягу заповнюються дистильованою водою, після чого заливається кислота. Забороняється лити воду у кислоту;
• кислота вливається тонким струменем при безперервному перемішуванні розчину дерев'яною мішалкою типу весла, стисненим повітрям або киснем при тиску 0,2 - 0,3 кгс/см2;
• для приготування електроліту щільністю 1,18 г/см3 необхідно на кожен літр дистильованої води додавати 0,2 літра (366 г) кислоти; для електроліту щільністю 1,22 г/см3 слід додавати 0,26 літра (477 г) кислоти;
• після охолодження до температури 25°С електроліт перешивається та коригується;
• при коригуванні, якщо щільність електроліту нижча за норму, доливають кислоту, якщо вища за норму - воду.

9.7. За наявності кислототривкого насоса їм проводиться подача води та кислоти у ванну для розведення електроліту, а також заповнення акумуляторів електролітом.
В цьому випадку встановлювати ванну на підставки не потрібно. Невелику кількість електроліту можна заливати за допомогою шланга, виготовленого із кислотостійкої гуми.
Для цього необхідно:

• прикріпити до кінця шланга свинцевий вантаж (шматок паяльного прутка, сполучну смугу тощо);
• скласти шланг вдвічі і, тримаючи обидва кінці в руці, влити в нього дистильовану воду;
• затиснувши один кінець шланга, другий - зі свинцевим вантажем - швидко занурити в розчин електроліту:
• розтиснути кінець шланга, злити в приготовлену посудину воду і направити шланг з електролітом, що випливає з нього, в бак акумулятора.

Після заповнення акумулятора електролітом кінець шланга знову перегнути, затиснути та направити до наступного акумулятора.
Якщо приготовленого електроліту не вистачає для заповнення всіх акумуляторів батареї, його розподіляють і розливають рівномірно у всі акумулятори. При цьому перше заливання електроліту проводиться до нижньої кромки електродів. Після наступної заливки, коли електроди зануряться в електроліт, батарею необхідно включити на заряд слабким струмом, що дорівнює 0,1 розрядного струму 10-годинного режиму, до закінчення повного заливання електроліту.

9.8. Придатність електроліту, що поставляється замовником, має бути підтверджено протоколом лабораторного аналізу.

9.9. Перед заливкою баків електролітом та початком формування батареї слід:

• перевірити відповідність розташування стелажів та акумуляторів кресленням проекту;
• перевірити правильність встановлення акумуляторних баків на стелажах, наявність ізоляторів та прокладок під акумуляторами, правильність відстані між баками, надійність зварювання пластин зі сполучними смугами, правильність встановлення сепараторів, тримачів та пружин;
• випробувати надійність роботи зарядного пристрою, з цією метою включити зарядний агрегат на навантаження, що відповідає максимальному зарядному струму, на 8 годин (випробування здійснюється замовником); електропостачання зарядного пристрою на час формування має бути безперебійним (від 2 джерел живлення);
• в акумуляторах зі свинцевими баками перевірити, чи не торкаються свинцевих бортів до стінок ящиків і чи немає замикання між обкладками сусідніх баків, а також торкання електродів зі свинцевою викладкою;
• перевірити полярність шин та напругу між позитивною та крайньою негативною шинами безпосередньо в акумуляторному приміщенні. Для цього необхідно зібрати схему на заряд (рис. 18) та увімкнути зарядний пристрій. Вольтметр постійного струму, підключений до висновків 300 В, слід заміряти напругу між полюсами першого і останнього акумуляторів батареї. За показаннями вольтметра слід переконатися, що позитивний блок електродів першого акумулятора є позитивним полюсом, а негативний блок електродів останнього акумулятора - негативним полюсом. Напруга між полюсами має дорівнювати напрузі на батареї, яке показує вольтметр на щиті постійного струму;
• перевірити справність системи вентиляції шляхом включення їх у роботу на 3 год;
• перевірити дію автоматичного блокування, що передбачає відключення зарядного струму під час припинення роботи вентиляції.

Мал. 18. Схема включення акумулятора за допомогою елементного комутатора. ЗУ - зарядний пристрій

9.11. Рівень електроліту в акумуляторі, що вимірюється скляною трубкою, повинен бути на 10-15 мм вище верхніх кромок електродів.

9.12. Велика кількість електроліту для об'єктів, розташованих у районі монтажного управління, рекомендується заготовляти централізовано з подальшим транспортуванням на об'єкт (рис. 19).

Мал. 19. Технологічна схема приготування сірчанокислотного електроліту для акумуляторів. Стрілки показують напрямки руху потоків:

У цьому випадку електроліт повинен заготовлятись у такому порядку:

• акумуляторну сірчану кислоту, привезену з бази спеціальної цистерні 7, перекачують за допомогою стисненого повітря від компресора 5 або насосом в бак 6;
• дистильовану воду заготовляють у теплових або електричних дистиляторах 1, а також методом аніонітно-катіонітного очищення і зберігають у баку 2;
• дистильовану воду, а потім кислоту з баків стисненим повітрям або насосом переміщують реактор 4 і енергійно перемішують;
• електроліт після охолодження до 25°З коригування щільності перекачують в бак 3.

Усі ємності у схемі технологічного процесу централізованої заготівлі електроліту необхідно виготовляти із сталевого листа та футерувати зсередини кислотостійким матеріалом.

9.13. Доставляти електроліт на об'єкти монтажу рекомендується у спеціальних кислотостійких цистернах, закріплених на автомобільному двовісному причепі, або в м'яких кислотостійких резервуарах, що містяться у металевих контейнерах. Невеликі партії електроліту можна доставляти у 20-літрових скляних суліях або у 50-літрових поліетиленових баках.

9.14. Електроліт, доставлений на об'єкт у цистерні або м'якому резервуарі, слід заливати шлангом із кислотостійкої гуми. Один кінець шлангу необхідно закріпити на зливальній трубці цистерни (м'якого резервуара), інший опустити в бак акумулятора (рис. 20).

9.15. Застосування індустріальної технології, описаної у п.п. 9.12, 9.13, 9.14 дозволяє скоротити терміни монтажу та зменшити частку ручної праці акумуляторників.

Електроліт є найважливішою складовою акумуляторних батарей. Без нього неможлива їхня робота і від якості та правильності приготування залежать як технічні параметри, так і довговічність акумуляторів.

Зараз у продажу можливе придбання електроліту для будь-яких різновидів акумуляторів, але іноді виникає потреба у його самостійному виготовленні. Приготувати електроліт для акумулятора нескладно під час низки умов.

Склад електроліту

Електроліт є розчином активної речовини у дистильованій воді. Залежно від типу використовуваних акумуляторів активною речовиною є:

• сірчана кислота для свинцево-кислотних акумуляторів;
• луги (їдкий натрій чи калій) для лужних акумуляторів.

У лужних АКБ до виконання особливих вимог у складі електроліту може бути добавка їдкого літію. Також їдкий літій є основним у літій-іонних та літій-полімерних акумуляторах.

Вимоги до компонентів

Нормальне перебіг хімічних реакцій висуває спеціальні вимоги до речовин електроліту. Основна вимога – високий рівень чистоти матеріалів. Чим чистішими будуть хімічні речовини для приготування електроліту, тим вище буде ККД акумуляторів та їх довговічність.

Відповідно до вимог стандартів, акумуляторна сірчана кислота повинна містити щонайменше 92 – 94% сірчаної кислоти. 6 – 8%, що залишилися, займає вода. Зміст солей металів трохи більше тисячних часток відсотка.

Увага!Луж випускається у сухому вигляді і до нього пред'являються подібні вимоги.

Якщо з переліченими речовинами питань зазвичай немає (відповідальність за чистоту покладається на підприємства, що випускають матеріали і торговельні організації), то з водою справи трохи гірші. Багато автолюбителів не відрізняються між звичайною і дистильованою водою.

Вода з водопроводу насичена розчинами різних солей металів та органічних речовин. Просте кип'ятіння може позбутися незначної кількості солей жорсткості, інші речовини залишаються у постійному вигляді. У водопровідній воді найнебезпечнішими для акумуляторів є солі заліза, які у великих концентраціях.

Активні речовини для електроліту потрібно розводити дистильованою водою, яка відрізняється тим, що вміст солей у ній мінімальний. Така вода за своїми хімічними та фізичними параметрами практично відповідає ідеальній.

Щільність електроліту

Для заливки в акумулятори використовуються склади з точно визначеною концентрацією речовин, що входять до складу. Для полегшення контролю кількісного складу запроваджено поняття густини. Це пояснюється тим, що дистильована вода має щільність, що дорівнює 1 гр/см3 і будь-які сторонні добавки збільшують це значення. Сірчана кислота і луг мають набагато вищі значення питомої ваги, тому, вимірюючи щільність розчину, можна легко визначити склад електроліту. Щільність вимірюється за допомогою найпростішого пристрою, а про те, як заміряти щільність, читайте .

Кількість вихідних речовин

Щоб приготувати електроліт із заданим значенням щільності, потрібно взяти певну кількість вихідних речовин. У таблиці нижче наведено дані щодо найбільш поширених значень щільності для різних типів електроліту.

Щільність, г/см3	Кількість води, л	Кількість кислоти, л	Кількість лугу, кг	Температура замерзання електроліту, °С
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

Для підвищення допустимої температури експлуатації в регіонах зі спекотним кліматом або на підприємствах з високою температурою навколишнього повітря, в лужні акумулятори вводиться добавка їдкого літію в кількості 15-20 гр. на літр електроліту.

Особливості технології приготування електроліту

При самостійному приготуванні слід пам'ятати таке:

• щільність кислоти та лугу набагато вища за щільність води;
• реакції змішування кислоти з водою та розчинення лугу відбуваються з виділенням високої температури (до 80-90°С);
• кислоти та луги взаємодіють з більшістю металів.

З перерахованого випливає, що посуд для приготування електроліту повинен бути з матеріалу, стійкого до дії агресивних речовин та температури. Найбільш відповідає цим вимогам посуд зі скла та кераміки. Використання пластикового посуду можливе за умови недопущення його нагрівання до високих температур. Не можна використовувати емальований посуд, оскільки за наявності непомітних тріщин в емалі відбуватиметься забруднення електроліту солями металів. Те саме стосується виробів з нержавіючої сталі. Такі матеріали не вступають у реакцію з водою, але виробники не гарантують її нейтральність до агресивних речовин.

Важливо!Перед тим, як зробити електроліт, наперед відміряють необхідну кількість компонентів.

Приготування кислотного електроліту

Висока густина кислоти та здатність розігріву при змішуванні з водою зумовили специфіку приготування розчину: кислоту потрібно вливати у воду. Якщо вчинити навпаки, то вода, опинившись зверху, нагріється до температури закипання і виплеснеться назовні разом із краплями кислоти.

Щоб зменшити нагрівання, кислоту доцільно розбавити у два етапи. На першому готується розчин щільністю 1.40, а потім, після остигання, роблять електроліт необхідної концентрації. Розчин із щільністю 1.40 називають коригуючим. Він застосовується для корекції густини електроліту в робочих акумуляторах. Після додавання кислоти у воду суміш акуратно перемішують скляною паличкою. Приготовлений електроліт необхідно залишити на деякий час (від половини до доби) для його рівномірного змішування та повного остигання.

Увага!Термін зберігання кислотного розчину необмежений.

Приготування лужного електроліту

Необхідну кількість лугу висипають у відміряну кількість води та перемішують до повного розчинення. Також необхідно витримати час, поки осад повністю не розчиниться і температура не опуститься до нормальної.

Розчин лугу потрібно зберігати у герметично закритій тарі, не допускаючи попадання повітря. Вуглекислий газ легко входить у реакцію з лугами з утворенням карбонатів – солей вугільної кислоти. В результаті вміст активної речовини в розчині з часом падає.

Розчини кислоти та луги повинні бути прозорими або мати легкий жовтуватий відтінок. Наявність каламутності розчину, що відстоявся, говорить про низьку чистоту вихідних компонентів і для використання в акумуляторах непридатні.

Заходи безпеки

Приготування електроліту є небезпекою через використання дуже агресивних речовин. Концентровані розчини кислоти і лугів здатні викликати кислотні опіки, що важко загоюються, а при попаданні в очі викликають сліпоту.

Перед роботою слід приготувати нейтралізуючий розчин для змивки крапель електроліту, що випадково потрапили на тіло:

• 1% розчин харчової соди під час роботи з кислотою.
• Столовий оцет для знешкодження лугу. Оцет потрібно наполовину розбавити водою.

Працювати слід у гумових рукавичках і обов'язково у захисних окулярах чи масці. При попаданні електроліту на шкіру потрібно рясно промити місце попадання розчином, що нейтралізує, а після промивання очей негайно звернутися до лікаря.

Всі роботи виготовляються на відкритому повітрі або добре вентильованому приміщенні. Пари кислоти, що виділяються при приготуванні розчину (особливо в гарячому стані) викликають подразнення верхніх дихальних шляхів, виражені сильним кашлем та набряком слизових оболонок.

Як одяг у домашніх умовах можна використовувати ту, яку не дуже шкода, оскільки навіть після промивання розчином, що нейтралізує, між волокнами тканини залишиться частина агресивної речовини і речі будуть безнадійно зіпсовані.

Напевно значна частина автомобілістів мають лише поверхові знання про влаштування свого акумулятора, але іноді так хочеться покопатися і дізнатися, що ж там усередині, як у дитинстві розламати, подивитися. Ламати не потрібно, ми намагатимемося Вам розповісти.

У попередніх статтях ми розбирали з чого складається АКБ. Якщо в кратце, то з позитивних і негативних електродів, що чергуються, а між ними пластмасові сепаратори. Решта простір заповнена електролітом.

Так що ж являє собою електроліт? Нічого складного склад електроліту для акумулятора - це розчин сірчаної кислоти і дистильованої води. Отже, за порядком.

Акумуляторна сірчана кислота

Сірчана кислота - це важка прозора масляниста рідина. Вона добре розчинна у воді і не має запаху. Процес розчинення кислоти у воді при приготуванні електроліту для свинцевих АКБ супроводжується виділенням тепла.

Використовується сірчана кислота згідно з ГОСТ 667-83 марки А або сірчана кислота особливої ​​чистоти згідно з ГОСТ 142б2-78. Вміст моногідрату сірчаної кислоти нормується в межах 92-94%. Щільність за ГОСТом – 1,830 г/см3. Сумарний вміст домішок - не більше 0,03665%, серед них марганцю - не вище 0,001%, заліза - 0,012%, миш'яку - 0,0001%, хлору - 0,0005%, оксидів азоту - 0,0001%.

Дистильована вода

Процес виготовлення електроліту для свинцевих акумуляторів неможливий без дистильованої води. Не допускається застосування технічної, питної та річкової води. Допускається застосування конденсату води паротурбінних установок з обов'язковим проведенням хімічного аналізу на вміст заліза, який не повинен перевищувати величини 0,0004 %, та міді, з максимально допустимим її вмістом 0,005 %.

Для приготування дистильованої води в лабораторіях, акумуляторних станціях, в аптеках і лікувальних закладах зазвичай застосовуються електричні дистилятори.

Дистилятор моделі Д-1 потужністю 4 кВт має продуктивність 5 л/год, моделі АД-10 - 10 л/год. Можуть застосовуватись і дистилятори інших моделей. При роботі з конкретними моделями дистиляторів необхідно керуватися їх інструкціями з експлуатації.

Доцільно не рідше 1 разу на півроку проводити аналіз води, що отримується у дистиляторах. Вміст сухих речовин не повинен перевищувати 5 мг/л, аміаку та солей амонію – не більше 0,05 мг/л, сульфатів – не більше 0,5” г/л, хлоридів – не більше 0,02 мг/л, кальцію. трохи більше 1,0 мг/.

Крім того, отримана вода повинна перевірятись на вміст заліза, важких металів та нітратів. Результати зводяться в карту хіманалізу, на підставі якої робиться висновок про можливість використання дистиляту для приготування електроліту.

Вода має відповідати ГОСТ 6709-72.

Вартість дистильованої води в аптеках та магазинах варіюється від 10 до 20 рублів за 1,5 літра.

Електроліт для свинцевих батарей є водним розчином сірчаної кислоти. Сірчану кислоту і дистильовану воду застосовують із зазначеними характеристиками. Для заливання нових стаціонарних АКБ і вийшли з ремонту, а також для доливки застосовується електроліт із щільністю 1,18-1,24 г/см3.

Якщо для приготування електроліту застосовується сірчана кислота із щільністю 1,83 г/см3 – доцільно роботи вести у два етапи. На першому етапі готується електроліт із щільністю. 1,4 г/см3. Необхідно забезпечити його остигання до температури 20С. На другому етапі з електроліту з щільністю 1,4 г/см3 готують електроліт необхідної густини. При двоетапному процесі ступінь нагрівання розчину сірчаної кислоти буде значно нижчим.

Готувати електроліт потрібно в чистому ебонітовому, фаянсовому або спеціальному пластмасовому посуді. З металевих судин можна застосовувати лише свинцеві. Застосування скляного посуду категорично заборонено через можливість руйнування при тепловому ударі.

Спочатку в ємність вливається мірна кількість дистильованої води, а потім тонким струменем при помішуванні скляною або ебонітовою паличкою вливається розрахунковий обсяг сірчаної кислоти. Кислоту краще доливати окремими порціями.

Необхідно неухильно дотримуватись наступного правила: лити кислоту у воду, а не навпаки. Воно обумовлено тим, що якщо вливати воду в кислоту, вода миттєво розігрівається, закипає і розбризкується, захоплюючи за собою краплі гарячої кислоти, падіння яких на шкірні покриви викликає опіки. Саме тому всі роботи необхідно виконувати у гумових чоботях, суконному комбінезоні та гумових рукавичках. Також можна одягнути гумовий фартух і обов'язково захисні окуляри.

Щоб приготувати електроліт щільністю 1,4 г/см3 з розрахунку на 1 літр розчину нижче, ми наводимо таблицю які пропорції сірчаної кислоти та дистильованої води необхідно витримувати.

Таблиці співвідношення сірчаної кислоти та дистильованої води

Таблиця 1

Для електроліту густиною 1,4 г/см3 потрібно витримувати пропоції з другої таблиці.

Таблиця 2

Для приготування електроліту щільністю 1,83 г/см3 скористайтеся третьою таблицею.

Таблиця 3

При вимірі щільності використовують ареометри з межами вимірювання 1,1-1,4 г/см3 і ціною розподілу не грубіше 0,005 г/см3 і, оскільки щільність залежить від температури термометри на межі вимірювання 0÷50С і ціною розподілу 1С. Термометри не повинні мати дерев'яних чи металевих оправ. Ареометри із зазначеними межами вимірювання та точністю відсутні, тому застосовують набір з більш вузькими діапазонами вимірювань.

Як згадувалося вище, у процесі приготування електроліту виділяється тепло. У такому випадку вимір щільності нагрітого електроліту буде не коректним, відповідно при вимірі необхідно вносити поправку, а краще почекати поки температура стане 20С.

Температурний градієнт густини дорівнює 0,0007 г/см3 на 1С. При температурі електроліту вище наведеної, у разі 20С, розрахункова поправка додається до виміряному значенню щільності. Наприклад: температура фактична дорівнює 30С, різниця із наведеною 20С становить 10С. Градієнт 0,0007 х 10 = 0,07 г/см3. До виміряного значення щільності додаємо поправку, що дорівнює 0.007 г/см3.

При фактичної температури 10С різниця з наведеною температурою також 10С. Градієнт, що дорівнює 0,0007 г/см3 множимо на 10, отримуємо поправку 0,007 г/см3, але в даному випадку поправка віднімається від виміряного значення густини при температурі 10С.

Потрібно пам'ятати, що заливати електроліт температурою вище 25С в акумулятори неприпустимо.

Фізичні властивості сірчанокислотного електроліту

Є ще один фізичний фактор, який необхідно враховувати, особливо коли готуються великі обсяги розчину сірчаної кислоти та дистильованої води. Це та обставина, що при змішуванні рівних об'ємів сірчаної кислоти та води після охолодження такого розчину його об'єм буде меншим, ніж сума початкових об'ємів. Щоб врахувати цей фактор, потрібно звернутися до четвертої таблиці, в якій вказані величини зменшення обсягів для розчинів сірчаної кислоти різної щільності.

Таблиця 4 Скорочення об'єму розчину

В'язкість

В'язкість це властивість електроліту, що найбільше впливає на працездатність свинцевого акумулятора. Електрохімічні процеси, які відбуваються під час роботи акумулятора, носять дифузійний характер. Швидкість дифузії в основному залежить від в'язкості електроліту. Саме швидкістю дифузії визначається надходження електроліту до поверхні та в пори електродів при розряді, особливо при встановленні жорстких (хвилинних, годинних) режимів розряду.

Чим в'язкість вища, тим дифузія повільніша. При зниженні температури на 25С в'язкість електроліту зростає в 2 рази, а при температурі -50С вона зростає майже в 30 разів у порівнянні з в'язкістю за нормальної температури. Зі збільшенням в'язкості падає ємність. Саме тому здатність свинцевих акумуляторів при низьких температурах погіршується. Цю обставину необхідно враховувати під час встановлення герметичних акумуляторів з гелевим (загущеним) електролітом.

Питомий опір електроліту

Опір електроліту, що займає об'єм, обмежений довжиною 1 см і перетином 1 см3, розраховується за формулою:

де r - Питомий опір Ом см;

L-довжина, див.

S - поперечний переріз см2.

Опір змінюється зі зміною концентрації та температури електроліту.

Щоб мати мінімальний внутрішній опір АКБ, бажано застосовувати електроліт із найменшим питомим опором.

Величини питомих опорів наведено у таблиці 5.

Таблиця 5. Питомі опори електроліту

Питомий опір електроліту зростає при зниженні температури, найбільш значно при температурі 0С.

Температура замерзання електроліту важлива, оскільки в міру розряду акумулятора знижується його щільність і, відповідно, температура його замерзання. При замерзанні об'єм електроліту збільшується, що призводить до руйнування судини та електродів акумулятора. Найбільш низьку температуру замерзання має електроліт густиною 1,29 г/см3. Стартерні акумуляторні батареї, що експлуатуються за суворих умов, мають електроліт щільністю 1,26-1,30 г/см3, який не заміряє при найнижчих можливих температурах.

Для визначення температур замерзання електролітів різної густини слід скористатися таблицею 6.

Таблиця 6. Температура замерзання електролітів

Лужні електроліти

Зазвичай для приготування електроліту лужних акумуляторів використовують їдкий калій та їдкий літій.

Їдкий калій (КОН) - тверда біла кристалічна речовина, що добре розчиняється у воді. При розчиненні їдкого калію у питній воді відбувається виділення тепла. Відповідно до ГОСТ 9285-59 калій їдкий технічний виготовляється трьох сортів: вищий, А і Б. Зміст їдкого калію у вищому сорті не менше 96%, у сорті А - 92% і в сорті Б - 88%. Крім того, випускається реактивний їдкий калій (ГОСТ 4203-435), що містить менше домішок, ніж їдкий технічний калій.

Якщо електроліт готують з їдкого калію і їдкого літію, спочатку розчиняють їдкий калій, а потім додають їдкий літій з розрахунку 10-20 г на 1 л електроліту. Щоб він остиг після розведення, а також для осадження домішок необхідно залишити його на 15-20 годин в ємності, щільно закривши кришкою.

Після закінчення цього часу розчин, що очистився, обережно зливають у чистий посуд, потім ареометром перевіряють щільність, і, якщо потрібно, доводять до норми, додаючи воду, луг або готовий концентрований електроліт.

Рекомендовану щільність електроліту встановлює завод-виробник кадмій-нікелевих та залізо-нікелевих батарей. Якщо в документації немає жорстких рекомендацій, то застосовується електроліт із щільністю 1,19-1,21 г/см3 при 15С та вмістом 10-20 г/л їдкого літію. Розчин з такими параметрами застосовується під час експлуатації акумулятора при температурах не нижче -20С. Якщо температура нижче, то необхідний електроліт із щільністю 1,25-1,27 г/см3 без їдкого літію.

Для відновлення старих лужних кадмій-нікелевих та залізо-нікелевих акумуляторів застосовують калієво-літієвий електроліт щільністю 1,255-1,279 г/см3 з добавкою 69 г їдкого літію на 1 л електроліту. Для приготування електролітів необхідної густини необхідно керуватися таблицею 7.

Таблиця 7. Щільність лужних електролітів

Приготування лужних електролітів для залізо-нікелевих та кадмій-нікелевих акумуляторів

На закінчення можна констатувати, що століття самостійного приготування електроліту в гаражах вже добігло кінця. У будь-якому автомобільному магазині можна купити готовий і не наражати себе на ризик при роботі з хімічними речовинами, наприклад, сірчаною кислотою.

Докладно про те, яка кислота залита в акумуляторі вашого автомобіля та для чого вона потрібна

Багато автолюбителів ставлять собі питання про те, яка кислота залита в акумуляторі автомобіля. За незнанням висловлюються різні невірні припущення. Хтось каже, що там соляна кислота. Дехто вважає, що там вода. Настав час внести ясність у це питання. У свинцево-кислотному акумуляторі автомобіля залито сірчана кислота. Якщо висловлюватися дуже точно, то залитий розчин сірчаної кислоти в дистильованій воді. Цей розчин отримав назву електроліт.

Взагалі, як електроліт у деяких видах автомобільних акумуляторів може використовуватися луг. Наприклад, нікель-кадмієвий чи нікель-залізний тип АКБ. Є ще група AGM та GEL, де електроліт знаходиться у зв'язаному стані. Але це той самий розчин сірчаної кислоти. Просто він або переведений у гелеподібний стан за допомогою добавок (GEL), або просочено скловолокно (AGM). Найбільш поширеними на сьогоднішній день залишаються свинцево-кислотні автомобільні акумулятори з рідким електролітом. Тому мова піде саме про водний розчин сірчаної кислоти, призначений для заливання в АКБ.

Сірчана кислота використовується в різних галузях народного господарства. Наприклад, за її допомогою очищається поверхня металу перед нанесенням покриття, вона використовується при приготуванні різних синтетичних барвників. Крім того, сірчана кислота потрібна у сфері виробництва добрив, вибухівки, фармакологічної промисловості, переробці нафти.

Сірчана кислота знайшла широке застосування під час виробництва свинцево-кислотних акумуляторів для автомобілів. Концентрація кислоти в електроліті становить 30-35 відсотків (ваг.). Решта дистильована вода. Використовувати звичайну водопровідну воду не можна, оскільки вона містить солі різних металів. Їхнє потрапляння в акумулятор автомобіля значно скоротить термін його служби.

У побутовій сфері концентрації Н2SO4 в 30 відсотків достатньо, але у сфері виробництва часто використовується сірчана кислота вищої концентрації. Концентровану сірчану кислоту одержують у дві стадії. На першій стадії концентрація припадає до 70 відсотків, а потім збільшують до 98 відсотків. Сірчана кислота такої концентрації найбільше придатна для подальшого зберігання. Можливо, одержання концентрації 99 відсотків, але надалі через втрату SO 3 вона знижується до 98,3 відсотка.

Існують основні сорти сірчаної кислоти, які наведені нижче:

• Баштова або нітрозна. Концентрація 75 відсотків. Щільність цього сорту складає 1,67 гр/см3. Назву цей сорт отримав через метод виробництва у футерованих вежах нітрозним способом. Випалювальний газ із двоокисом сірки (SO 2) обробляється нітрозою (H 2 SO 4 з добавками оксидів азоту). У ході хімічної реакції виходить оксиди азоту та кислота. При цьому оксиди постійно циркулюють у виробничому циклі;
• Контактна. Концентрація від 92,5 до 98 відсотків. Щільність сорту складає 1,837 гр/см3. Цей сорт також виготовляється з випалювального газу, в якому міститься двоокис SO 2 . У ході реакції відбувається її окиснення до SO 3 при контакті з твердим каталізатором з ванадію;
• Сорт Олеум. Концентрація 104,5 відсотка. Щільність складає 1,897 гр/см3. Сорт є розчином SO 3 в сірчаній кислоті (H 2 SO 4). Співвідношення SO 3 - 20 відсотків, H 2 SO 4 - 104,5 відсотка;
• Високовідсотковий олеум. Концентрація 114,6 відсотка, а щільність 2,002 гр/см3;
• Акумуляторна. Концентрація від 92 до 94 відсотки, а щільність 1,835 гр/см 3 .

Процеси, що відбуваються в АКБ за участю електроліту

Робота свинцево-кислотного автомобільного акумулятора ґрунтується на електрохімічних процесах, що протікають за участі електроліту. Акумулятор автомобіля складається з позитивних та негативних пластин, занурених у водний розчин сірчаної кислоти. Позитивні та негативні пластини мають решітки зі свинцю з різними добавками в залежності від типу акумулятора.

На ґратах позитивних електродів нанесений червонувато-коричневий діоксид свинцю (PbO 2). На негативних електродах - сірий порошок свинцю (Pb). Електричні характеристики акумулятора залежать від щільності електроліту. Для розуміння призначення електроліту слід розглянути основні процеси, що відбуваються в акумуляторі автомобіля.

При розряді акумулятора на позитивному електроді (аноді) йде наступна реакція:

PbO 2 + SO 4 2− + 4H + + 2e − -> PbSO 4 + 2H 2 O

На негативному електроді (катоді) протікає такий процес:

Pb + SO 4 2− − 2e − ->PbSO 4

При заряді АКБ ці реакції протікають у напрямі.

Електроліт у свинцево-кислотному автомобільному акумуляторі має різну густину залежно від ступеня зарядженості АКБ. Як говорилося вище, концентрована кислота акумуляторного сорту має щільність 1,835 гр/см 3 . Щільність електроліту на зарядженому акумуляторі лежить у діапазоні 1,127-1,300 гр/см 3 . При розрядженні акумулятора автомобіля внаслідок електрохімічної реакції з електроліту витрачається сірчана кислота та його щільність падає. Поки що через батарею проходить струм розряду кислота поруч із електродами витрачається в результаті вищеописаної реакції. Йде дифузія H 2 SO 4 з обсягу електродів. Таким чином, напруга підтримується на виводах акумулятора.

На початку розрядки процес дифузії кислоти в електроди. Це тим, що у активної масі електродів пори ще забиті сульфатом. У міру того, як на них утворюється шар сульфату та забиває пори, процес дифузії пригальмовується. Теоретично процес розряду може йти доти, поки електроліт не перетвориться на воду. Але на практиці розряд йде доти, доки щільність не опуститься до значення 1,15 гр/см3. На момент падіння щільності до 1,15 гр/см 3 виділяється стільки сульфату свинцю, що його вистачило для закупорювання активної маси пластин. За щільністю електроліту можна будувати висновки про ступеня зарядженості АКБ. Для цього можна використовувати таблицю, наведену нижче.

			Ступінь заряду АКБ, %
Щільність електроліту, г/див. куб. (+15 гр. Цельсія)	Напруга, В (без навантаження)	Напруга, (з навантаженням 100 А)	Ступінь заряду АКБ, %	Температура замерзання електроліту, грн. Цельсія
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

Повністю заряджений елемент АКБ автомобіля видає напругу 2,5-2,7 вольт без навантаження на висновках. При підключенні навантаження напруга просідає до 2,1 вольта за кілька хвилин. За цей час встигає сформуватись шар PbSO4 на поверхні негативних електродів. Тобто напруга одного елемента на підключеній до автомобіля АКБ становить приблизно 2,15 вольта.

Якщо акумулятор автомобіля розряджати невеликим струмом (10 відсотків від номінальної ємності), то через годину розрядки напруга елемента знижується до 2 вольт. Це відбувається через те, що в цей момент швидко формується велика кількість PbSO 4 який забиває пори активної маси. В результаті зростає внутрішній опір елементів АКБ та падає концентрація електроліту. Через деякий час процес розряджання виходить на пряму (див. графік).

Ця пряма відповідає балансу щільністю електроліту біля електродів та в іншому обсязі. Поступово кислота надходить з об'єму електродів і вступає в реакцію з виділенням сульфату свинцю. Щільність електроліту поступово знижується, а напруга падає повільніше, ніж початковій стадії. І на кінцевій стадії, коли активна маса блокується сульфатом свинцю, що утворився, реакція сповільнюється і напруга швидко падає.