Jaká kyselina je v autobaterii a k ​​čemu je elektrolyt?

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.

Aplikace kyseliny sírové a její kvalita

Obecně lze alkálie použít jako elektrolyt v některých typech autobaterií. Například baterie typu nikl-kadmium nebo nikl-železo. Existuje také skupina gelových baterií 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 je široce používána při výrobě olověných akumulátorů pro automobily. Koncentrace kyseliny v elektrolytu je 30-35 procent (hm.). Zbytek je destilovaná voda. Nemůžete používat běžnou vodu z kohoutku, protože obsahuje soli různých kovů. Pokud se dostanou do autobaterie, výrazně to zkrátí její životnost.

V domácí sféře koncentrace H₂SO₄ 30 procent je dostačujících, ale ve výrobě se často používají vyšší koncentrace kyseliny sírové. 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 dále díky ztrátě SO₃ klesá 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/cm 3 . Tato odrůda získala svůj název díky výrobní metodě ve vyložených věžích nitrosovou metodou. Pražící plyn s oxidem siřičitým (SO₂) je ošetřen nitrosou (H₂SO₄ 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 . Tato třída se také vyrábí z pražícího plynu, který obsahuje oxid SOXNUMX₂. Během reakce se oxiduje na SO₃ při kontaktu s pevným vanadiovým katalyzátorem;
• Odrůda Oleum. Koncentrace 104,5 procenta. Hustota je 1,897 g/cm3. Odrůda je řešením SO₃ v kyselině sírové (H₂SO₄). SO poměr₃ – 20 procent, H₂SO₄ – 104,5 procenta;
• 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:

Na záporné elektrodě (katodě) dochází k následujícímu procesu:

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. H difúze probíhá₂SO₄ od 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.

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. To je způsobeno tím, že v tomto okamžiku se rychle tvoří velké množství PbSO₄, který 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).

Graf vybití baterie

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.
Zpět k obsahu

Sledování stavu elektrolytu v baterii?

Majitel vozu je povinen pravidelně sledovat hladinu elektrolytu v baterii a její hustotu. Ke sledování hladiny elektrolytu můžete použít skleněnou trubici. Pokud jej nemáte po ruce, můžete použít průhledné plastové pouzdro ze starého kuličkového pera. Chcete-li změřit hladinu elektrolytu, odšroubujte uzávěry nádobek s bateriemi a ponořte trubici do desek. Poté jej pevně zatlačte prstem od horního konce a zvedněte. Hladina elektrolytu v trubici by měla být 10-12 milimetrů.

Pokud je nedostatek elektrolytu, doplňte destilovanou vodu na požadovanou úroveň. Je lepší koupit destilovanou vodu v lékárně. Automobilové obchody často prodávají běžnou vodu z kohoutku pod pláštíkem destilované vody. Voda by také neměla být naplněna nad požadovanou úroveň. Bezúdržbové autobaterie (odkaz na materiál) nevyžadují doplňování destilovanou vodou. Mají sníženou spotřebu vody a obvykle mají víko se systémem recirkulace elektrolytu.

Pozor! Neprovozujte baterii s hladinou elektrolytu pod horní částí desek. To výrazně snižuje jeho životnost.

K měření hustoty budete potřebovat hustoměr. Toto zařízení je uzavřená skleněná trubice obsahující rtuť nebo broky. Na horním konci hustoměru je stupnice. Rozsah měření hustoty 1,100 1,300─ 3 XNUMX g/cm XNUMX . Hustoměr je umístěn ve skládací baňce s baňkou.

Musíte spustit spodní část do nádoby a sbírat elektrolyt. Poté jej vyjměte a podívejte se, na jaké hodnotě je hladina elektrolytu. Samotný hustoměr bude plavat v elektrolytu jako plovák. U některých modelů hustoměrů může být stupnice s hodnotami nahrazena nápisy „Plné nabití“, „Poloviční nabití“, „Vybité“.

Jak zvýšit hustotu elektrolytu?

Již výše bylo zmíněno, že v důsledku hydrolýzy vody a zahřívání baterie pod kapotou postupně klesá hladina elektrolytu a zvyšuje se jeho hustota. Proto musíte pravidelně přidávat destilovanou vodu. Ale co když je hustota elektrolytu na nabité autobaterii naopak menší než norma (1,275 g/cm 3 )? Poté je třeba zvýšit koncentraci kyseliny.

Pozor! Při práci s kyselinou používejte gumové rukavice a ochranné brýle. Pokud si elektrolyt ředíte sami z koncentrované kyseliny a destilované vody, nezapomeňte do kyseliny nelít vodu. V tomto případě začíná hydratační reakce, při které se uvolňuje velké množství tepla. V důsledku toho se voda vaří a způsobuje šplouchání kyseliny, což je velmi nebezpečné. Proto při ředění musíte kyselinu nalít do vody.

Při zvyšování hustoty elektrolytu jsou dvě možnosti. Pokud průměrná hustota pro všechny sklenice není nižší než 1,2 g/cm3, pak musíte hustotu zvyšovat postupným ředěním.

Pro každou nádobu musíte udělat následující:

• Vyčerpejte z nádoby co nejvíce elektrolytu. K tomu můžete použít gumovou žárovku nebo stejnou baňku. Poté naplňte nádobu elektrolytem (hustota 1,275─1,29 g/cm 3 ) do poloviny odčerpaného objemu;
• Aby se elektrolyt promíchal, můžete svorky zatížit (například připojit žárovku auta) nebo prostě chvíli počkat;
• Poté proveďte měření hustoty. Pokud se nezvýšila na požadovanou úroveň, doplňte elektrolyt do poloviny zbývajícího objemu;
• Míchání a znovu zmrazení;
• Nastavte hustotu kyseliny na požadovanou úroveň.

Pokud je hustota elektrolytu nižší než 1,2 g/cm3, je třeba jej úplně změnit. To znamená, že starou vypusťte a naplňte novou o požadované hustotě. Pokud má však elektrolyt v nabitém stavu tak nízkou hustotu, vyvstávají pochybnosti o vhodnosti jeho dalšího použití. V tomto případě má smysl měnit elektrolyt pouze v případě, že je baterie relativně nová (méně než rok). Někdy najdete autobaterie s touto hustotou elektrolytu přímo z obchodu. Pokud se jedná o baterii používanou několik let, je lepší koupit novou. Při recyklaci baterií se také recykluje použitý elektrolyt.
Zpět k obsahu

co jsme se naučili?

Z tohoto článku se čtenáři měli dozvědět o tom, jaký druh kyseliny se nalévá do autobaterie a jakou by měla mít hustotu. Samostatně byly uvažovány chemické reakce probíhající v autobaterii za účasti elektrolytu. Byla také uvedena doporučení ohledně udržování hladiny a hustoty elektrolytu a zařízení k tomu potřebná. Pokud máte nějaké dotazy nebo návrhy, napište je do komentářů.
Zpět k obsahu