Jaká kyselina se používá k nabíjení autobaterie?
Elektrolyt baterie zajišťuje normální provoz baterií. Nejběžnější olověné baterie používají jako elektrolyt vodný roztok kyseliny sírové, zatímco alkalické baterie používají jako elektrolyt vodný roztok hydroxidu draselného. Sledování stavu elektrolytu a jeho hustoty zajišťuje dlouhou životnost baterie.
Složení elektrolytu baterie
Nejběžnější olověné baterie používají jako elektrolyt vodný roztok kyseliny sírové.
Alkalické baterie používají jako elektrolyt vodný roztok hydroxidu draselného.
Většina moderních automobilů používá olověné akumulátory.
Kyselina sírová je průhledná kapalina olejovité koncentrace o hustotě 1,83 g/cm3. Chemický vzorec kyseliny sírové je H2SO4. Kyselina sírová se dobře rozpouští ve vodě a uvolňuje teplo. Elektrolyt baterie se připravuje pomocí destilované vody, tedy vody, která byla hluboce vyčištěna. K přípravě elektrolytu není dovoleno používat říční, vodovodní nebo průmyslovou vodu.
Během vybíjení baterie reagují kovové olovo (Pb) a oxid olovnatý (PbO2) s kyselinou sírovou (H2SO4), molekula kyseliny sírové se rozdělí na záporné ionty (SO4) a kladné ionty (H), což vede ke vzniku síranu olovnatého ( PbSO4) a voda (H2). Při této reakci se na anodových deskách baterie uvolňují přebytečné elektrony a na katodových deskách je pozorován nedostatek elektronů, takže při zkratování anody a katody mezi nimi vzniká elektrický proud.
Při nabíjení baterie dochází k obrácené chemické reakci: působením elektrického proudu vzniká ze síranu olovnatého čisté olovo (Pb), oxid olovnatý (PbO2) a kyselina sírová (H2SO4).
Během těchto chemických reakcí se neustále mění množství kyseliny sírové a vody v elektrolytu, což má za následek změny hustoty a objemu elektrolytu. S vybíjením baterie se snižuje koncentrace kyseliny sírové, zvyšuje se koncentrace vody, snižuje se hustota elektrolytu a zvyšuje se objem elektrolytu. Při nabíjení baterie dochází k opačnému procesu: zvyšuje se koncentrace kyseliny sírové, snižuje se koncentrace vody, zvyšuje se hustota elektrolytu a zmenšuje se objem elektrolytu.
Voda obsažená v elektrolytu se může při dlouhodobém používání baterie v malých množstvích odpařit, kyselina sírová zůstává v baterii a nevypařuje se, ale jednoduše se přemění do jiného skupenství (síran olovnatý). Pro obnovu kyseliny ze síranu olovnatého je třeba baterii nabít.
Hustota elektrolytu
Elektrolyt se připravuje smícháním koncentrované kyseliny sírové a destilované vody. Hustota elektrolytu udává procento kyseliny sírové v roztoku. Hustota elektrolytu se měří v gramech na centimetr krychlový (g/cm3).
Hustota elektrolytu automobilové baterie se pohybuje od 1,23 do 1,28 g/cm3, což přibližně odpovídá 35 % kyseliny sírové a 65 % vody v roztoku elektrolytu. Elektrolyt této hustoty má maximální elektrickou vodivost. Čím vyšší je koncentrace kyseliny sírové v roztoku, tím vyšší je hustota elektrolytu.
Více o hustotě elektrolytu v baterii, volbě hustoty elektrolytu v závislosti na regionu, ve kterém je vůz používán a jak kontrolovat a upravovat hustotu elektrolytu, se dozvíte v našem článku Hustota elektrolytu v baterii
Hustota elektrolytu do značné míry závisí na jeho teplotě a stavu nabití baterie.
K poklesu hladiny elektrolytu v baterii dochází v důsledku vyvaření vody a elektrochemického rozkladu vody na vodík a kyslík při dobíjení baterie. Pokud se hladina elektrolytu sníží, měla by být hladina elektrolytu v baterii obnovena přidáním destilované vody.
Hustota elektrolytu v závislosti na klimatických podmínkách
Požadovaná hustota elektrolytu baterie závisí na klimatických podmínkách regionu, ve kterém je vozidlo provozováno.
Existuje pět klimatických pásem v závislosti na průměrné lednové teplotě: Dálný sever (od -50 do -30), severní zóna (od -30 do -15), centrální zóna (od -15 do -4), jižní zóna (od – 4 až +4) a tropické pásmo (od +4 do +6).
Čím přísnější je klimatická zóna, tím větší je hustota elektrolytu nalitého do baterie.
| Klimatická zóna (s průměrnou teplotou v lednu, °C) | Hustota elektrolytu při 25 °C | |
|---|---|---|
| Nalil | V plně nabité baterii | |
| Dálný sever (-50 až -30) | 1,27 | 1,29 |
| Severní zóna (-30 až -15) | 1,26 | 1,28 |
| Centrální zóna (-15 až -4) | 1,24 | 1,26 |
| Jižní zóna (-4 až +4) | 1,22 | 1,24 |
| Tropické pásmo (od +4 do +6) | 1,2 | 1,22 |
Čím vyšší je hustota elektrolytu, tím je baterie odolnější vůči zamrznutí, proto se v chladném období v chladných klimatických pásmech používají baterie s vyšší hustotou elektrolytu.
Více o zátěžových vidlicích, jak jimi kontrolovat baterii a podívejte se na seznam 10 nejlepších zátěžových vidlic v našem článku Nakládací vidlice na baterie
Závislost hustoty elektrolytu na teplotě
Hustota elektrolytu silně závisí na jeho teplotě. S klesající teplotou klesá hustota elektrolytu a se stoupající teplotou roste i hustota elektrolytu. Hustota elektrolytu se měří při teplotě +25 °C při jiné teplotě elektrolytu, je třeba provést teplotní korekci.
| Teplota elektrolytu, °C | Korekce odečtů hustoměru, g/cub. cm |
|---|---|
| -55 . -41 | -0,05 |
| -40 . -26 | -0,04 |
| -25 . -11 | -0,03 |
| -10… +4 | -0,02 |
| +5 … +19 | -0,01 |
| +20 … +30 | |
| +31 … +45 | +0,01 |
| +46 … +60 | +0,02 |
Při zvýšení teploty o 1 stupeň se jeho hustota zvýší o 0.0007 g/cm3. Například: elektrolyt o teplotě +25°C a hustotě 1,28 g/metr krychlový. cm při ochlazení na -15 °C bude mít hustotu 1,25 g/cu. cm a při zahřátí na teplotu +50°C se jeho hustota zvýší na 1,3 g/metr krychlový. cm.
Hustota elektrolytu v závislosti na úrovni nabití baterie
Hustota elektrolytu velmi závisí na stavu nabití baterie. Hustota 100% nabitého elektrolytu je obvykle asi 1,28 g/cm3, hustota elektrolytu 50% vybité baterie klesne na 1,20 g/cm3 a hustota elektrolytu zcela vybité baterie klesne na 1,10 g/ cm3.
Více o tom, jak správně nabíjet baterii pomocí nabíječky, se dozvíte v našem článku Jak nabít baterii
Bezpečná manipulace s elektrolyty
Elektrolyty baterií jsou chemicky agresivní kyseliny a zásady a mělo by se s nimi zacházet při dodržení příslušných bezpečnostních opatření.
Při kontaktu s pokožkou mohou elektrolyty zanechat těžké chemické popáleniny, proto při práci s nimi používejte osobní ochranné prostředky: latexové rukavice, ochranné brýle, oděvy vyrobené z materiálů odolných kyselinám a zásadám.
Výpary kyselin a zásad mohou při vdechování způsobit popáleniny horních cest dýchacích, je třeba s nimi manipulovat v dobře větraných prostorách.
Před prací s elektrolyty byste měli připravit prostředky k neutralizaci agresivních kapalin (roztok boru, čpavek, roztok sody).
Kolik elektrolytu je v baterii
Objem elektrolytu v baterii závisí na jejím napětí a elektrické kapacitě. 12V baterie s kapacitou 55-60 A/h mají objem 2,5-3 litrů, 12V baterie s kapacitou 75-90 A/h mají objem 3,5-5 litrů, 24V baterie s kapacitou 100 A/h může mít objem větší než 10 litrů. Při nákupu a přípravě elektrolytu byste měli elektrolyt brát s určitou rezervou.
Příprava elektrolytu pro olověné akumulátory
V současné době si můžete zakoupit již hotový elektrolyt požadované hustoty, čímž odpadá nutnost připravovat správný elektrolyt z kyseliny sírové a destilované vody. Elektrolyt pro olověné akumulátory se prodává v nádobách o objemu od 1 do 20 litrů, takže si vždy můžete zakoupit objem, který pro danou práci potřebujete.
Pokud si musíte elektrolyt připravit sami, dodržujte následující doporučení:
- K přípravě elektrolytu by se neměly používat kovové a skleněné nádoby; kovové nádoby chemicky reagují s kyselinou a skleněné nádoby mohou při zahřátí prasknout. K přípravě elektrolytu je nejlepší použít kameninové, ebonitové nebo speciální kyselinovzdorné plastové nádobí.
- Příprava elektrolytu by měla být prováděna v dobře větrané místnosti, jejíž teplota by měla být asi 25 ° C.
- Před přípravou byste se měli rozhodnout o objemu připravovaného elektrolytu a jeho hustotě.
- Tradiční olověné baterie používají elektrolyt namíchaný v takovém poměru, že jeho hustota se pohybuje od 1.18 do 1.24 g/cm3. Protože hustota vody je asi 1 a kyselina sírová je 1.83 g/cm3, je nejjednodušší připravovat roztok po etapách, zvláště pokud není k dispozici hustoměr. Nejprve se kapaliny smíchají ve stejných poměrech, čímž se získá roztok o kapacitě asi 1.4 g/cm3, ve druhém stupni se již zředí na požadovanou konzistenci při teplotě asi 20 stupňů nad nulou.
- Do připravené nádoby nalijte potřebné množství destilované vody, poté pomalu tenkým proudem přilévejte kyselinu sírovou za stálého míchání roztoku skleněnou tyčinkou.
- Po dokončení procesu smíchání kyseliny s vodou byste měli změřit hustotu výsledného elektrolytu a nechat ho 12 hodin.
- Po 12 hodinách je nutné znovu změřit hustotu elektrolytu a případně upravit přidáním kyseliny nebo destilované vody.
- Hotový elektrolyt se nalije do bateriových nádob, znovu se změří hustota a v případě potřeby se upraví.
- Baterie se nabíjí.
Některé baterie se prodávají bez elektrolytu v suchém nabitém stavu. Před použitím se nasucho nabité baterie naplní elektrolytem a počkají, dokud nebude dosaženo požadované hustoty, není třeba takové baterie předbíjet.
Proces přípravy elektrolytu na alkalické bázi
Při přípravě alkalického elektrolytu postupujte podle následujících pokynů:
- Alkalický elektrolyt lze prodávat jako hotový roztok nebo v granulích.
- Pro přípravu alkalického elektrolytu se granule nasypou do destilované vody a roztok se míchá skleněnou tyčinkou, dokud se zásada úplně nerozpustí.
- Hustota alkalického elektrolytu je tím větší, čím nižší je teplota, při které je baterie provozována. Při teplotách do -20°C se používá alkalický elektrolyt o hustotě 1.21 g/cm3. Při teplotách do -40°C se používá alkalický elektrolyt o hustotě 1.28 g/cm3.
- Po smíchání se alkalický elektrolyt uchovává po dobu 6-8 hodin v nádobě s uzavřeným víkem, aby bylo zajištěno úplné promíchání složek.
- U alkalického elektrolytu je styk se vzduchem nežádoucí, působí na elektrolyt degradačně.
- Část alkálií se nerozpustí a vysráží se elektrolyt musí být naplněn bez sedimentu, aby nedocházelo ke zkratování desek baterie a tím nezvyšoval samovybíjecí proud.
Výměna elektrolytu v baterii
Výměna elektrolytu v baterii se provádí velmi zřídka, jako poslední možnost, pokud baterie zamrzne. Před výměnou elektrolytu byste měli vzít zmrzlou baterii do teplé místnosti, počkat, až se rozmrzne, a poté ji nabíjet nízkým proudem (1 ampér) po dobu 2 dnů, pokud se během nabíjení zvýší hustota elektrolytu; baterii lze nabíjet a normálně používat. Pokud se hustota nezvýší, můžete zkusit elektrolyt úplně vyměnit.
Chcete-li zcela vyměnit elektrolyt, postupujte takto:
- Vypusťte starý elektrolyt ze všech nádob na baterie
- Opláchněte bateriové nádoby destilovanou vodou
- Doplňte nový elektrolyt na normální úroveň
- Nechte baterii v klidu 2-3 hodiny
- Nabíjejte baterii nízkým proudem (0,5-1 Ampér) po dobu 2 dnů
- Nabíjení baterie by mělo být zastaveno, pokud se během posledních 2 hodin nezvýší hustota elektrolytu a napětí na svorkách baterie
Pokud dojde v důsledku zamrznutí baterie k deformaci nebo zničení desek baterie, výměna elektrolytu nepomůže.