logo1

logoT

 

Электролиты в современных аккумуляторах


Электролиты в современных аккумуляторах - Школьные Знания.com

 Он представляет собой раствор серной кислоты, которая считается, пожалуй, одним из ключевых химических соединений в мире. Это обусловлено широким спектром ее применения. Раствор серной кислоты продается под различными наименованиями, которые зависят от степени крепости, а также уровня чистоты. Приведем несколько распространенных примеров:

Камерная кислота – раствор серной кислоты с водой в пропорции от 60:40 до 70:30.Башенная кислота – раствор с соотношением от 75:25 до 82:18.Купоросное масло с содержанием серной кислоты до 97%.100% серная кислота – моногидрат.

Если говорить о максимальной крепости, получаемой способом выпаривания, то этот параметр может достигать 98,5%. Однако для заправки аккумуляторных батарей ключевое значение приобретает чистота растворов купоросного масла с химической точки зрения.

Отметим также, что концентрированной серной кислотой называется совершенно прозрачная жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Она обладает консистенцию легкого масла. Ее удельный вес составляет 1б84 при температуре 15°С. В ней содержится примерно 95% серной кислоты. Концентрат может смешиваться с водой в любой пропорции. Изготавливая электролит в бытовых условиях, следует помнить, что смешивание воды и кислоты вызывает выделение значительного количества тепла. Температура кипения концентрированной серной кислоты составляет 338 градусов Цельсия.

Интересным фактом из курса химии является сокращение объема раствора. Примечательно то, что при смешении двух объемов серной кислоты и воды, соответственно, их итоговый объем будет меньше, чем суммарный.

Также обратите внимание на то, что удельный вес или плотность электролита авто или мото аккумулятора имеет непосредственную зависимость от тех температур, при которых работают аккумуляторы. Так, при эксплуатации в условиях низких температур нужен более плотный электролит. А в жарких странах – напротив – плотность электролита сознательно снижается. Это объясняется тем, что при таких температурах существенно повышается химическая активность раствора.

В заключение отметим, что плотность электролита также зависит от того, в каких режимах эксплуатируется батарея. Так, данный параметр для тяговых аккумуляторов обычно составляет 1.26 кг\с м³ , пусковые и осветительные источники питания имеют плотность до 1.3 кг\с м³ и т.д. Для автомобильных аккумуляторных батарей эта характеристика читается нормой, когда составляет 1.28 кг\с м³ .

znanija.com

Что нужно знать об электролите для аккумуляторов

Наверняка значительная часть автомобилистов обладают только поверхностными знаниями об устройстве своего аккумулятора, но иногда так хочется покопаться и узнать, что же там внутри, как в детстве разломать, посмотреть. Ломать не нужно, мы постараемся Вам рассказать.

В пред идущих статьях мы разбирали из чего же состоит АКБ. Если в кратце, то из положительных и отрицательных электродов которые чередуются, а между ними пластмассовые сепараторы. Все остальное пространство заполнено электролитом.

Так что же представляет из себя электролит? Ничего сложного, состав электролита для аккумулятора — это раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Итак, по порядку.

Аккумуляторная серная кислота

Серная кислота это тяжелая прозрачная маслянистая жидкость. Она  хорошо растворима в воде и не имеет запаха. Процесс растворения кислоты в воде при приготовлении электролита для свинцовых АКБ, сопровождается выделением тепла.

Используется серная кислота согласно ГОСТ 667-83 марки А или серная кислота особой чистоты согласно ГОСТ 142б2-78. Содержание моногидрата серной кислоты нормируется в пределах 92-94 %. Плотность по ГОСТ – 1,830 г/см3. Суммарное содержание примесей — не более 0,03665 %, в их числе марганца — не выше 0,0О01 %, железа — 0,012 %, мышьяка – 0,0001%, хлора — 0,0005 %, окислов азота – 0,0001%.

Дистиллированная вода

Процесс приготовления электролита для свинцовых аккумуляторов невозможен без дистиллированной воды. Не допускается применение технической, питьевой и речной воды. Допускается применение конденсата воды паротурбинных установок с обязательным проведением химического анализа на содержание железа, которое не должно превышать величины 0,0004 %, и меди, с максимально допустимым её содержанием 0,005 %.

Для приготовления дистиллированной воды в лабораториях, на аккумуляторных станциях, в аптеках и лечебных учреждениях обычно применяются электрические дистилляторы.

Дистиллятор модели Д-1 мощностью 4 кВт имеет производительность 5 л/час, модели АД-10 — 10 л/час. Могут применяться и дистилляторы других моделей. При работе с конкретными моделями дистилляторов необходимо руководствоваться их инструкциями по эксплуатации.

Целесообразно не реже 1 раза в полгода проводить анализ воды, получаемой в дистилляторах. Содержание сухих веществ не должно превышать 5 мг/л, аммиака и солей аммония — не более 0,05 мг/л, сульфатов — не более 0,5 «г/л, хлоридов — не более 0,02 мг/л, кальция — не более 1,0 мг/.

Кроме того, полученная вода должна проверяться на содержание железа, тяжелых металлов и нитратов. Результаты сводятся в карту химанализа, на основании которой делается вывод о возможности использования дистиллята для приготовления электролита.

Вода должна соответствовать ГОСТ 6709-72.

Стоимость дистиллированной воды в аптеках и магазинах варьируется от 10 до 20 рублей за 1,5 литра.

Электролит

Электролит для свинцовых батарей представляет собой водный раствор серной кислоты. Серную кислоту и дистиллированную воду применяют с вышеуказанными характеристиками. Для заливки новых стационарных АКБ и вышедших из ремонта, а также для доливки применяется электролит с плотностью 1,18-1,24 г/см3.

Если для приготовления электролита применяется серная кислота с плотностью 1,83 г/см3 — целесообразно работы вести в два этапа. На первом этапе готовится электролит с плотность. 1,4 г/см3. Необходимо обеспечить его остывание до температуры 20С. На втором этапе из электролита с плотностью 1,4 г/см3 готовят электролит необходимой плотности. При двухэтапном процессе степень нагрева раствора серной кислоты будет значительно ниже.

Готовить электролит нужно в чистой эбонитовой, фаянсовой или специальной пластмассовой посуде. Из металлических сосудов можно применять только свинцовые. Применение стеклянной посуды категорически запрещено ввиду возможности разрушения при тепловом ударе.

Вначале в ёмкость вливается мерное количество дистиллированной воды, а потом тонкой струёй, при помешивании стеклянной или эбонитовой палочкой, вливается расчетный объем серной кислоты. Кислоту лучше доливать отдельными порциями.

Необходимо неукоснительно соблюдать следующее правило: лить кислоту в воду, а не наоборот. Оно обусловлено тем, что если вливать воду в кислоту, то вода мгновенно разогревается, вскипает и разбрызгивается, увлекая за собой капли горячей кислоты, падание которых на кожные покровы вызывает ожоги. Именно поэтому все работы необходимо производить в резиновых сапогах, суконном комбинезоне и резиновых перчатках. Так же можно одеть резиновый передник  и обязательно защитные очки.

Чтобы приготовить электролит плотностью 1,4 г/см3  из расчета на 1 литр раствора ниже мы приводим таблицу какие пропорции серной кислоты и дистиллированной воды необходимо выдерживать.

Таблицы соотношения серной кислоты и дистиллированной воды

Таблица 1

Для  электролита плотностью 1,4 г/см3 нужно выдерживать пропоции из второй таблицы.

Таблица 2

Для приготовлении электролита из  плотностью 1,83 г/см3 воспользуйтесь третей таблицей.

Таблица 3

При измерении плотности используют ареометры с пределами измерения 1,1-1,4 г/см3 и ценой деления не грубее 0,005 г/см3 и, поскольку плотность зависит от температуры, термометры на пределы измерения 0÷50С и ценой деления 1С. Термометры не должны иметь деревянных или металлических оправ. Ареометры с указанными пределами измерения и точностью отсутствуют, поэтому применяют набор с более узкими диапазонами измерений.

Как уже упоминалось выше, в процессе приготовления электролита выделяется тепло. В таком случае измерение плотности нагретого электролита будет не корректным, соответственно при измерении необходимо вносить поправку, ну а лучше подождать пока температура станет 20С.

Температурный градиент плотности равен 0,0007 г/см3 на 1С. При температуре электролита выше приведенной, в данном случае 20С, расчетная поправка прибавляется к измеренному значению плотности. Например: температура фактическая равна 30С, разница с приведенной 20С составляет 10С. Градиент 0,0007 х 10 = 0,07 г/см3. К измеренному значению плотности прибавляем поправку, равную 0.007 г/см3.

При фактической температуре 10С разница с приведенной температурой также 10С. Градиент, равный 0,0007 г/см3 умножаем на 10, получаем поправку 0,007 г/см3, но в данном случае поправка вычитается из измеренного значения плотности при температуре 10С.

Необходимо помнить, что заливать электролит температурой выше 25С в аккумуляторы недопустимо.

Физические свойства сернокислотного электролита

Есть еще один физический фактор, который необходимо учитывать, особенно когда приготавливаются большие объемы раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Это то обстоятельство, что при смешивании равных объемов серной кислоты и воды, после охлаждении такого раствора его объем будет меньше, чем сумма первоначальных объёмов. Что бы учесть этот фактор нужно обратится к четвертой таблице, в которой указаны величины уменьшения объёмов для растворов серной кислоты различной плотности.

Таблица 4 Сокращение объема раствора

Вязкость

Вязкость это свойство электролита, наиболее существенно влияющее на работоспособность свинцового аккумулятора. Электрохимические процессы, протекающие при работе аккумулятора, носят диффузионный характер. Скорость диффузии, в основном, зависит от вязкости электролита. Именно скоростью диффузии определяется поступление электролита к поверхности и в поры электродов при разряде, особенно при установке жестких (минутных, часовых) режимов разряда.

Чем вязкость выше, тем диффузия медленнее. При понижении температуры на 25С вязкость электролита возрастает в 2 раза, а при температуре в -50С она возрастает почти в 30 раз по сравнению с вязкостью при нормальной температуре. С увеличением вязкости падает ёмкость. Именно поэтому ра6отоспособность свинцовых аккумуляторов при низких температурах ухудшается. Это обстоятельство необходимо учитывать при установке герметичных аккумуляторов с гелевым (загущённым) электролитом.

Удельное сопротивление электролита

Сопротивление электролита, занимающего объем, ограниченный длиной 1 см и сечением в 1 см3, рассчитывается по формуле:

=rS/L

где r – удельное сопротивление Ом см;

L- длина, см.

S — поперечное сечение см2.

Сопротивление изменяется с изменением концентрации и температуры электролита.

Чтобы иметь минимальное внутреннее сопротивление АКБ, желательно применять электролит с наименьшим удельным сопротивлением.

Величины удельных сопротивлений  приведены в таблице 5.

Таблица 5. Удельные сопротивления электролита

Удельное сопротивление электролита возрастает при снижении температуры, наиболее значительно при температуре 0С.

Температура замерзания электролита важна, постольку по мере разряда аккумулятора снижается его плотность  и, соответственно, температура его замерзания. При замерзании объем электролита увеличивается, что приводит к разрушению сосуда и электродов аккумулятора. Наиболее низкую температуру замерзания имеет электролит плотностью 1,29 г/см3. Стартерные аккумуляторные батареи, эксплуатируемые в суровых условиях, имеют электролит плотностью 1,26-1,30 г/см3, который не замеряет при самых низких возможных температурах.

Для определения температур замерзания электролитов различной плотности следует пользоваться таблицей 6.

Таблица 6. Температура замерзания электролитов

Щелочные электролиты

Обычно для приготовления электролита щелочных аккумуляторов используют едкий калий и едкий литий.

Едкий калий (КОН) — твердое белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. При растворении едкого калия в воде происходит выделение тепла. Согласно ГОСТ 9285-59 калий едкий технический изготовляется трех сортов: высший, А и Б. Содержание едкого калия в высшем сорте не менее 96%, в сорте А — 92% и в сорте Б — 88%. Кроме того, выпускается реактивный едкий калий (ГОСТ 4203-435), содержащий меньше примесей, чем технический едкий калий.

Если электролит приготовляют из едкого калия и едкого лития, то сначала растворяют едкий калий, а затем добавляют едкий литий из расчета 10-20 г на 1 л электролита. Чтобы он остыл после разведения, а также для осаждения примесей необходимо оставить его на 15-20 часов в емкости, закрыв плотно крышкой.

По истечении этого времени очистившийся раствор осторожно сливают в чистую посуду, затем ареометром проверяют плотность, и, если нужно, доводят до нормы, добавляя воду, щелочь или готовый концентрированный электролит.

Рекомендуемую плотность электролита устанавливает завод-изготовитель кадмий-никелевых и железо-никелевых батарей. Если в документации нет жестких рекомендаций, то применяется электролит с плотностью 1,19-1,21 г/см3 при 15С и содержанием 10-20 г/л едкого лития. Раствор с такими параметрами применяется при эксплуатации аккумулятора при температурах не ниже —20С. Если температура ниже, то необходим  электролит с плотностью 1,25—1,27 г /см3 без едкого лития.

Для восстановления старых щелочных кадмий-никелевых и железо-никелевых аккумуляторов применяют калиево-литиевый электролит плотностью 1,255—1,279 г/см3 с добавкой 69 г едкого лития на 1 л электролита. Для приготовления электролитов требуемой плотности необходимо руководствоваться таблицей 7.

Таблица 7. Плотность щелочных электролитов

Приготовление щелочных электролитов для железо-никелевых и кадмий-никелевых аккумуляторов

В заключение можно констатировать, что век самостоятельного приготовления электролита в гаражах уже подошёл к концу. В любом автомобильном магазине можно купить готовый  и не подвергать себя риску при работе с химическими веществами, например, серной кислотой.

akkumir.ru

Электролиты для аккумулятора.

    Очень часто мне приходилось общаться по поводу электролитов с различными людьми. Вот и сейчас хочу обратить ваше внимание на этот интересный вопрос.

    Если с аккумуляторами раньше сталкивались только автомобилисты и некоторые радиолюбители, то сейчас аккумулятор можно найти почти в каждой квартире. И хорошо, если вам не надо следить за электролитом. Но вот аккумулятор перестает работать и вы решите не купить новый, а его восстановить. Вот тут и начинаются мучения.

    Прежде, если все таки решились восстановить аккумулятор, надо выяснить в чем причина выхода его из строя. Если замкнуло либо осыпались пластины, то скорее всего даже при замене электролита реанимировать его не удастся.

    В том случае, когда для восстановления работоспособности необходимо что-то сделать с электролитом, нужно решить основные задачи: какой именно электролит в аккумуляторе, какова его плотность и что нужно сделать.

    Вопрос какой именно электролит не праздный, так как известны случаи что в кислотный аккумулятор доливали щелочной электролит и наоборот. Последствия, как вы сами понимаете, могут серьезно повлиять на ваше здоровье. И если вы не совсем уверены какой именно электролит, то предлагаю несколько простых тестов:

  1. Кислотный электролит дает с универсальной индикаторной бумажкой красный цвет. Если у вас нет индикаторов, то можно капнуть электролитом на мел, известку, просто на землю (обычно в земле присутствуют вещества, реагирующие с серной кислотой с выделением пузырьков газа).

  2. Щелочной электролит не реагирует с вышеперечисленными веществами, дает с универсальной индикаторной бумажкой синий или фиолетовый цвет. В конце концов, щелочной электролит мыльный на ощупь и долго не смывается с рук.

  3. После того, как вы все таки определили какой именно тип электролита, необходимо определить его плотность. Для этого вам понадобится ареометр.

  4. Если это кислотный аккумулятор, то плотность электролита должна составлять 1,25-1,27 г/см3. Причем плотность должна замеряться при температуре 20 0С. Если же температура электролита отличается от 20 0С, то необходимо вносить поправку (таблица 1).

Таблица 1.

Температурная поправка к показаниям ареометра.

Температура электролита

Поправка, г/см3 для приведения к температуре раствора.
15 0С 20 0С 30 0С
+60 0,031 0,024 0,021
+45 0,021 0,014 0,01
+30 0,01 0,004 0
+25 0,007 0 -0,004
+15 0 -0,007 -0,01
0 -0,01 -0,017 -0,021
-15 -0,021 -0,028 -0,031
-25 -0,028 -0,035 -0,038
-30 -0,031 -0,039 -0,042
-45 -0,04 -0,049 -0,052

    При приготовлении кислотного электролита необходимо использовать только дистиллированную воду и серную кислоту, не содержащую железа.

    При приготовлении кислотного электролита нужно обязательно вливать кислоту в воду тонкой струей !!

    Необходимо учесть, что при растворении серной кислоты выделяется теплота, которая при резком вливании всей кислоты, может вызвать либо плавление пластиковой посуды, либо разрушение стекла.

    Еще один важный момент - при смешении серной кислоты с водой происходит взаимное растворение, так что полученный объем электролита будет всегда меньше суммы объемов смешиваемых жидкостей. Поэтому приводим таблицу 2, в котором представлены соотношения объемов воды и серной кислоты для приготовления 1 литра электролита.

Таблица 2.

Отношение серной кислоты и дистиллята для приготовления 1 л электролита различной плотности.

Плотность электролита г/см3

Количество серной кислоты плотностью 1,83 г/см3

количество воды дистиллированной

 1,21 0,204 0,836
1,22 0,215 0,826
1,23 0,227 0,814
1,24 0,237 0,808
1,25 0,248 0,798
1,255 0,253 0,793
1,27 0,268 0,78
1,28 0,28 0,768
1,29 0,291 0,758
1,3 0,302 0,748
1,31 0,313 0,738
1.34 0,347 0,704

    Как вы видите, довольно сложно выдержать необходимые соотношения, поэтому, после приготовления электролита, обязательно необходимо проконтролировать получившийся электролит по плотности ареометром. А затем, после первой зарядки аккумулятора, опять замерить плотность - получившееся значение не должно превышать данные в таблице 3. Если значение превышает, то плотность электролита нужно понизить разбавлением дистиллированной водой. Если значение ниже, то плотность электролита недостаточная или аккумулятор еще не полностью зарядился.

Таблица 3.

Рекомендуемая плотность  кислотного электролита для различных климатических условий.

Климатический район Среднемесячная температура в январе время года Плотность электролита г/см3, приведенная к 20 0С 
заливаемого в конце первого заряда
Северный -40 круглый год 1,27 1,29
Центральный -30 круглый год 1,25 1,27
Южный -5 круглый год 1,23 1,25

    Для щелочных аккумуляторов применяется два вида электролитов: калиевый и натриевый.

    Основная плотность щелочных электролитов лежит в пределах 1,19-1,21г/см3, но состав несколько различается. Так натриевый электролит готовят из гидроокиси натрия и дистиллированной воды, а вот калиевый электролит дополнительно содержит 1% раствор гидроокиси лития, который значительно повышает характеристики электролита.

    Соотношение компонентов для приготовления щелочных электролитов, как натриевого, так и калиевого, приведены в таблице 4. Добавление гидроокиси лития не влияет на плотность, поэтому ее можно добавлять уже после приготовления калиевого электролита необходимой плотности.

Плотность в г/см3

Концентрация NaOH

Концентрация KOH

% масс. г/л % масс. г/л
1,18 16,44 194 19,4 228
1,19 17,34 206,4 20,4 242
1,20 18,25 219,0 21,4 256
1,21 19,16 231,8 22,4 271
1,22 20,07 244,8 23,4 285
1,38 35,01 483,2 38,6 532
1,39 36,00 500 39,5 549
1,4 37,00 519 40,4 565
1,41 37,99 535,6 41,3 582

    Раньше в продаже встречался калиевый и натриевый электролиты плотностью около 1,4 г/см3, но они в основном использовались для приготовления электролитов плотностью 1,19-1,21, путем разбавления, да гидроокиси лития такой калиевый электролит не содержит.

    Хочется еще раз напомнить о технике безопасности при обращении с щелочными электролитами. Гидроокиси натрия, калия, лития являются едкими веществами и вызывают долгозаживающие  ожоги, к тому же очень болезненные. И особенно Берегите глаза! У щелочей скверная привычка даже в малой концентрации разъедать ткани, так что при попадании в глаза щелочи почти 100% вероятность лишиться зрения! Поэтому без защитных очков лучше электролитами не заниматься!

schoolchemistry.ru

Электролиты в современных аккумуляторах

 Он представляет собой раствор серной кислоты, которая считается, пожалуй, одним из ключевых химических соединений в мире. Это обусловлено широким спектром ее применения. Раствор серной кислоты продается под различными наименованиями, которые зависят от степени крепости, а также уровня чистоты. Приведем несколько распространенных примеров:

Камерная кислота – раствор серной кислоты с водой в пропорции от 60:40 до 70:30.Башенная кислота – раствор с соотношением от 75:25 до 82:18.Купоросное масло с содержанием серной кислоты до 97.100 серная кислота – моногидрат.

Если говорить о максимальной крепости, получаемой способом выпаривания, то этот параметр может достигать 98,5. Однако для заправки аккумуляторных батарей ключевое значение приобретает чистота растворов купоросного масла с химической точки зрения.

Отметим также, что концентрированной серной кислотой называется совершенно прозрачная жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Она обладает консистенцию легкого масла. Ее удельный вес составляет 1б84 при температуре 15°С. В ней содержится примерно 95 серной кислоты. Концентрат может смешиваться с водой в любой пропорции. Изготавливая электролит в бытовых условиях, следует помнить, что смешивание воды и кислоты вызывает выделение значительного количества тепла. Температура кипения концентрированной серной кислоты составляет 338 градусов Цельсия.

Интересным фактом из курса химии является сокращение объема раствора. Примечательно то, что при смешении двух объемов серной кислоты и воды, соответственно, их итоговый объем будет меньше, чем суммарный.

Также обратите внимание на то, что удельный вес или плотность электролита авто или мото аккумулятора имеет непосредственную зависимость от тех температур, при которых работают аккумуляторы. Так, при эксплуатации в условиях низких температур нужен более плотный электролит. А в жарких странах – напротив – плотность электролита сознательно снижается. Это объясняется тем, что при таких температурах существенно повышается химическая активность раствора.

В заключение отметим, что плотность электролита также зависит от того, в каких режимах эксплуатируется батарея. Так, данный параметр для тяговых аккумуляторов обычно составляет 1.26 кгс м³ , пусковые и осветительные источники питания имеют плотность до 1.3 кгс м³ и т.д. Для автомобильных аккумуляторных батарей эта характеристика читается нормой, когда составляет 1.28 кгс м³ .

istinaved.ru


Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf