Как своими руками приготовить электролит для АКБ

Мощные аккумуляторные батареи, используемые на транспорте и в промышленности, в качестве электрохимического реагента используют кислотные или щелочные растворы. Как правило, залитая в АКБ жидкость рассчитана на весь срок эксплуатации источника питании. Но зачастую со временем электролит деградирует (теряет свои свойства) – из-за загрязнения или в результате замерзания при отрицательных температурах. Помутневший раствор меняют, но необязательно покупать готовую жидкость – её можно приготовить в домашних условиях. Эта не слишком сложная операция позволит вам сэкономить часть денежных средств.

Состав электролита для аккумуляторов

В наиболее распространённых свинцово-кислотных батареях в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты, достаточно концентрированный.

В щелочных батареях основным активным веществом является антипод кислоты – щёлочь, в состав электролита для щелочных аккумуляторов входят едкий калий и та же дистиллированная вода.

Поскольку преобладающими в автопроме являются кислотные аккумуляторы, рассмотрим состав электролита этого типа более подробно.

Серная кислота представляет собой прозрачную жидкость маслянистой концентрации, которая гораздо тяжелее воды. Она хорошо в ней растворяется и не имеет характерного запаха. Процесс смешивания серной кислоты с водой сопровождается выделением тепловой энергии, поэтому рекомендуется выполнять эту операцию с особой тщательностью и аккуратностью.

Допускается использование кислоты согласно двум госстандартам – ГОСТ 0142б2-78 и ГОСТ 0667-83. Они практически равноценны и предписывают использование моногидрата H₂SO₄ в концентрации до 94%, с совокупным содержанием примесей на уровне не более 0.0367%, включая 0.0001% марганца и столько же мышьяка, 0.013% железа, 0.0005% хлора. Плотность кислоты –1.83 г/см³.

Второй компонент – дистиллированная, то есть подвергшаяся глубокой очистке вода Использование речной, водопроводной, а тем более технической воды не допускается. Согласно ГОСТу 06709-72, возможно использование воды, полученной их конденсата паротурбинных силовых установок, при этом такая жидкость должна в обязательном порядке подвергаться лабораторным анализам на предмет контроля уровня добавок – того же железа (не более 0.0004%) и меди (максимум 0.005%).

Разобравшись, из чего состоит электролит кислотного аккумулятора, стоит упомянуть, как готовят дистиллированную воду в промышленных условиях, в аптеках, лабораториях. Для этих целей применяют приборы под названием электрические дистилляторы.

Существуют модели менее производительные (до 5 литров/час) и способные готовить до 10 литров жидкости. Промышленные дистилляторы оперируют сотнями литров/час.

В лабораториях дистиллят также подвергается анализу с целью контроля уровня сухих веществ, кальция, сульфатов, аммиака, хлоридов, солей аммония, тяжёлых металлов.

Проще всего приобретать дистиллированную воду в аптеках – полуторалитровая ёмкость обойдётся вам в 10–25 рублей.

Какой должна быть плотность электролита

В традиционных свинцово-кислотных АКБ используют электролит, смешанный в такой пропорции, чтобы его плотность составляла от 1.18 до 1.24 г/см³. Поскольку плотность воды около 1, а серной кислоты – 1.83 г/см³, проще всего готовить раствор поэтапно, особенно если отсутствует ареометр. Сначала жидкости смешивают в одинаковой пропорции, получая раствор ёмкостью около 1.4 г/см³, на втором этапе его уже разводят до нужной консистенции при температуре порядка 20 градусов выше нуля.

Использовать металлические ёмкости для приготовления электролита нельзя (за исключением свинцовых), желательно, чтобы это была фаянсовая, эбонитовая или пластиковая посуда, пластик нужен тоже специальный. Категорически воспрещено использовать стеклянную тару – во время нагрева она может лопнуть.

Измеряют такие свойства электролита аккумуляторов, как плотность, с помощью ареометров, предварительно откалиброванных на значения 1.10–1,45 г/см³ при цене деления шкалы не более 0.005 г/см³. Основная проблема заключается в том, что при изменении температуры меняется и плотность.

А поскольку процедура разбавления воды серной кислотой сопровождается выделением большого количества тепла, для измерения плотности приходится учитывать эти температурные колебания. Для этого используются термометры с ценой деления в один градус, рассчитанные на диапазон 0–50 градусов. К этим измерительным приборам предъявляются такие же требования, как и к ареометрам – они не должны содержать металлических или деревянных частей.

В домашних условиях учитывать температурный фактор гораздо проще, дождавшись, пока после очередного этапа смешивания электролит не остынет до 20º С.

Впрочем, математические выкладки предельно просты: с увеличением температуры на 1 градус плотность жидкости увеличивается на 0.0007 г/см³. То есть, если электролит нагрелся до 30º С, его плотность выросла на 0.007 г/см³.

Напротив, понижение температуры на те же 10 градусов приведёт к уменьшению плотности на такую же величину.

Заливать готовый электролит в аккумулятор допустимо, если температура жидкости не превышает 25º С.

Техника безопасности

Поскольку при работе с электролитом мы имеем дело с агрессивными жидкостями, щелочами и кислотами, соблюдение соответствующих мер безопасности является обязательным. Поэтому перед началом приготовления электролита для аккумуляторной батареи следует запастись следующими средствами ИЗ:

• латексными перчатками;
• защитными очками;
• одеждой, которую не жалко, а также фартуком из материала, устойчивого к воздействию кислот и щелочей;
• средствами для нейтрализации агрессивных жидкостей при их попадании на открытую кожу (борный раствор, нашатырный спирт, содовый раствор).

Необходимое оборудование

А теперь перечислим, что нам потребуется для домашнего приготовления электролита:

• тара, устойчивая к воздействию кислоты;
• палочка из стекла для перемешивания жидкости;
• необходимый объём дистиллированной воды;
• аккумуляторная серная кислота, или щёлочь в жидком или сухом виде;
• ареометр и термометр, соответствующие указанным выше требованиям.

Как самостоятельно приготовить электролит для аккумулятора

Если средства индивидуальной безопасности, измерительные приборы и материалы приготовлены, можно приступать к смешиванию компонентов. Готовую жидкость рекомендуется сразу залить в АКБ, в крайнем случае – отнести в гараж. Разумеется, первый вариант предпочтительнее, поскольку хранение батареи без электролита приводит к деградации и разрушению активной массы электродов.

Рассмотрим, как приготовить электролит для кислотно-свинцовых аккумуляторов

Помещение, в котором вы будете работать, должно быть вентилируемым, температура не должна превышать 25° С. Аккумуляторы, используемые в легковом транспорте – это 55–60-амперные батареи, в которые помещается до 3.7 литра электролита (при желании эту цифру можно уточнить на сайте производителя). Чтобы перестраховаться, изготавливаем жидкости на 300–400 мл больше требуемого. До начала приготовления раствора необходимо определиться с его плотностью. Выше мы указали допустимый диапазон, а конкретное значение зависит от климата региона, в котором вы проживаете. Если это юг, то значение должно быть близким к минимальному порогу, с продвижением на север начальная плотность должна расти.

Так, для Крайнего Севера, где зимой возможны 50-градусные морозы, плотность должна соответствовать значению 1.27 г/см³, причём после заливки и зарядки батареи она поднимется до 1.29 г/см³. В средних широтах делаем электролит плотностью 1.28 г/см³.

Как и плотность, пропорции состава электролита для аккумуляторов будут зависеть от региона. Так, для юга, чтобы получить плотность 1.24 г/см³, нам потребуется на 1 литр дистиллированной воды 330 мл серной кислоты.

Алгоритм приготовления раствора для свинцовых аккумуляторов в домашних условиях:

• наливаем в подготовленную ёмкость необходимое количество дистиллированной воды;
• тонкой струёй начинаем добавлять кислоту, одновременно помешивая жидкость стеклянной палочкой;
• после окончания процесса производим замер плотности и оставляем раствор на 12 часов для окончательного перемешивания компонентов. Измеряем плотность повторно, если имеется расхождение с расчётной величиной, добавляем соответствующий компонент;
• готовый электролит заливаем в банки АКБ, которую предварительно желательно промыть. Снова замеряем плотность и при необходимости производим корректировку, доливая воду или кислоту.

Окончательный замер производится на полностью заряженном аккумуляторе.

Процесс приготовления электролита на щелочной основе

Щелочной электролит может продаваться в виде готового раствора или в гранулах. Последние засыпаются в дистиллированную воду, и жидкость стеклянной палочкой размешивается до полного растворения щёлочи. В какой пропорции брать компоненты, обычно указывается на этикетке аккумулятора, наклеенной на его боковой грани.

Ситуация с плотностью щелочного электролита аналогична кислотному: чем ниже температура эксплуатации автомобиля, тем выше должна быть долевая часть более тяжёлой щёлочи. Так, при температуре до 20 градусов ниже нуля практикуется использование раствора плотностью 1.21 г/см^3.. При его приготовлении необходимо добавить 20 г гранул на литр щёлочи.

Если предполагается использование АКБ при температурах до -40 градусов, плотность электролита нужно повысить до 1.28 г/см³.

Приведём распространённые рецепты приготовления щелочного электролита:

• для плотности в пределах 1.17–1.19 г/см³ необходимо взять на одну часть щёлочи четыре части дистиллированной воды;
• плотность 1.19–1.21 г/см³ достигается при пропорциях 1 часть щелочи к двум частям воды;
• плотность 1.27 г/см³, которая позволяет получить жидкость, не застывающую при очень низких температурах, достигается при смешивании воды и щёлочи в одинаковых пропорциях.

Чтобы правильно приготовить щелочной электролит, после смешивания его необходимо выдержать в течение 6–8 часов для полноценного перемешивания в закрытой крышкой ёмкости. Контакт с атмосферным воздухом нежелателен – он оказывает деградирующее воздействие на электролит. Незначительная часть щёлочи обычно не растворяется, выпадая в осадок. В аккумулятор следует заливать только прозрачную жидкость, без примесей, которые становятся причиной замыкания пластин и увеличения тока саморазряда.

Другие виды электролитов

Гелевые батареи и AGM аккумуляторы также используют электролит, но самостоятельно приготовить его или долить/поменять не получится. Так, в гелевых АКБ используется загущённый электролит, получить который в домашних условиях с необходимыми характеристиками вряд ли возможно. Восстановление плотности таких батарей производится только доливкой воды, которая после правильной зарядки (несколькими циклами с использованием малых токов) частично восстанавливает ёмкость батареи.