Электролит в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе представляет собой 30% раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Аккумуляторная серная кислота, поступающая в продажу, содержит 94% химически чистой кислоты. Она прозрачна, не имеет цвета и запаха, кипит при температуре 33°С, имеет плотность 1,83 г/см. Чаще в торговую сеть поставляется электролитный раствор с плотностью 1,4 г/см или чтобы плотность электролита являлась требуемой для данного климатического региона.
Плотность электролита в автомобильном аккумуляторе, выбор плотности и приготовление электролита, график приведения плотности электролита.
Под плотностью электролитного раствора (или кислоты) понимают отношение массы вещества (в граммах) к занимаемому им объему (в см3). Таким образом, плотность электролита — это параметр электролита, подобный его удельному весу.
Плотность электролит в 1,10–1,30 г/см3 соответствует массовой концентрации серной кислоты в 28-40%. В исправной автомобильной аккумуляторной батарее плотность электролита может находиться в пределах от 1,07–1,3 г/см3. Разброс значений плотности электролита в банках полностью заряженной исправной АКБ не должен превышать 0,01 г/см3. Если батарея разряжена, значение плотности в банках АКБ может быть различным.
Это зависит от:
— Состояния разряженности данного аккумулятора.
— Его технического состояния.
— Плотности первоначально залитого в него электролита.
При выборе плотности электролита для первоначальной заливки приходится выбирать между продолжительностью срока службы АКБ, который с уменьшением плотности увеличивается, и емкостью батареи, которая с понижением плотности электролита уменьшается.
Кроме того, с увеличением плотности электролита до 1,30 г/см3 батарея может храниться при более низкой температуре. Без причинения ей ущерба и без размораживания активных масс электродов.
В рабочем свинцово-кислотном аккумуляторе плотность электролита ниже 1,07 г/см3 недопустима. И не только из-за раннего замерзания электролита (Т = –5°С), но и по причине падения емкости аккумулятора при нормальных температурных условиях (T > 10°С). Таким образом, плотность электролита во всех аккумуляторных банках автомобильной стартерной батареи должна поддерживаться одинаковой и в определенных границах в соответствии с заданными условиями эксплуатации, которые значительно отличаются для разных климатических регионов.
ГОСТ 16360-80 определяет климатические регионы по среднемесячной температуре воздуха в январе. С учетом требований ГОСТ составлена таблица. Проводить сезонное изменение плотности электролита необходимо только в широтах, где средняя температура января ниже –30°С.
Среднемесячная температура воздуха в январе по ГОСТ 16360-80.
Приготовление электролита.
Электролит приготавливают вливанием кислоты в воду, а не наоборот. Важно отметить, что в начале составляют электролит в пропорции 0,42 литра 94% кислоты и 0,65 литра дистиллированной воды. При этом получается электролит с плотностью 1,4 г/см3 (при T = 25°С). Далее электролит разбавляют до нужной плотности в дистиллированной воде.
Для получения одного литра электролита требуемой плотности при эксплуатации батареи в средних широтах России 0,6 литра электролита с плотностью 1,40 г/см3 необходимо влить в 0,4 литра дистиллированной воды. Получится электролит с плотностью 1,24 г/см3. После полной зарядки плотность электролита во всех банках АКБ достигает номинального значения 1,26 г/см3. Для Московского региона круглогодичная плотность электролита в полностью заряженной батарее несколько выше — 1,27 г/см3.
Повышение плотности электролита непосредственно в аккумуляторе.
Если необходимо повысить плотность электролита непосредственно в аккумуляторе, то доливают не кислоту, а электролит с плотностью 1,43 г/см3. При этом производят также выравнивание плотности и уровня электролита в разных банках. Это делают в процессе заряда батареи. Измеряют уровень с помощью стеклянной мерной трубочки, а плотность электролита — с помощью денсиметра (аэрометра) или с помощью поплавкового плотномера. Необходимо также наличие градусника.
График приведения плотности электролита автомобильного аккумулятора.
После измерения плотности и температуры электролита измеренную плотность электролита приводят к температуре 25°С по формуле:
γ25 = γт + 0,0007 (Т-25)
Или с помощью графика, показанного выше. На нем слагаемое 0,0007 (Т-25) обозначено как величина температурной поправки Δγ (г/см3). Из графика видно, что в интервале температур (20–30°С) величина поправки Δγ незначительна и ею можно пренебречь. Если же плотность электролита измеряется за пределами указанного диапазона, приведенная плотность электролита определяется с учетом поправки:
γ25 = γт + γ25
где γт — плотность электролита при температуре измерения Т.
Например.
Если измеренная при температуре Т = –5°С плотность γт = 1,28 г/см3, то согласно графику это означает, что при температуре 25°С плотность γ25 = 1,28–0,02 = 1,26 (г/см3).
Возможно и обратное использование графика:
Если известно, что при температуре 25°С плотность электролита 1,26 г/см3, то при температуре 40°С она изменится и определится как:
γ40 = γ25 – γт = 1,26 – 0,01 = 1,25.
Разность между плотностью полностью заряженного аккумулятора и полностью разряженного (γз) при температуре 25°С всегда равна 0,16 г/см3. Тогда, если известна начальная плотность γн полностью заряженной аккумуляторной батареи, по измеренной плотности γт электролита можно определить степень разряженности (%) каждого аккумулятора в отдельности:
ΔСр = 625(γн – γт + Δγ)%.
Следует помнить, что серная кислота, входящая в состав электролита, исключительно активное химическое вещество. Она способна вызвать опасные кислотные ожоги на теле человека. Парами кислоты можно отравиться. Работа с электролитом требует особой осторожности, специальной химической посуды и индивидуальных средств защиты.
По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.