Какая кислота используется в аккумуляторе автомобиля

Аккумуляторные батареи, даже необслуживаемого типа, со временем деградируют. Снижение характеристик происходит по разным причинам. Одной из них можно назвать изменение плотности электролита, а также понижение его уровня в банках. Эти проблемы решаемы, но без знания свойств и характеристик водного раствора серной кислоты не обойтись.

Для чего в электролите кислота

Общий принцип действия одинаков для многих аккумулирующих электроэнергию устройств, от обычной батарейки до автомобильного аккумулятора. И там, и там имеются положительный и отрицательный электроды, а также электрохимический реагент, без которого невозможны ни накопление, ни отдача электрического заряда.

В силу ряда причин наибольшее распространение получили батареи с жидкостным электролитом кислотного типа.

Состав такого раствора довольно прост: это дистиллированная, то есть подвергшаяся глубокой очистке вода и кислота. Они смешиваются в определённой пропорции, гарантирующей наилучшие показатели аккумулятора.

Давайте рассмотрим, какая роль отведена в электролите кислоте. Именно она (в большинстве случаев используется серная кислота) является основным катализатором химических реакций, способствующих накоплению и отдаче электрического заряда.

Когда к клеммам АКБ подключить нагрузку, взять хотя бы тот же стартер, взаимодействие электролита с пластинами инициирует возникновение окислительно-восстановительных процессов, сопровождающихся появлением направленного движения заряженных частиц (электронов) в жидкости, попросту говоря – возникновением электрического тока.

При зарядке протекают обратные реакции, способствующие восстановлению металла пластин от сульфатных остатков, при этом электрохимический потенциал электролита восстанавливается в прежнем объёме.

Итак, рассмотрим, что происходит при разряде батареи на её пластинах, анодных и катодных:

• на катоде восстанавливается слой оксида свинца;
• на аноде свинцовая намазка превращается в сульфат свинца;
• этот процесс сопровождается расходом триоксида серы и выделением воды.

В результате кислоты в растворе становится меньше, из-за чего плотность электролита уменьшается.

При зарядке процессы протекают в зеркальном порядке: анод восстанавливается до свинца, катод сульфатируется, эти реакции усиленно потребляют воду и высвобождают сульфатный остаток. В результате концентрация серной кислоты восстанавливается, а вместе с ней нормализуется и плотность электролита. Но если вовремя не выключить зарядное устройство, после полной регенерации кислоты ток заряда запускает процесс электролиза воды, разлагающейся на водород и кислород. Эти газы образуют пузырьки, стремящиеся вверх и воспринимаемые как кипение электролитической жидкости. Если этот процесс не контролировать, вода попросту испаряется, увеличивая плотность раствора и снижая его уровень. И то и другое вредно для аккумулятора.

Поэтому для восстановления баланса время от времени состав электролита корректируют, доливая в него либо воду либо готовый водно-соляной раствор.

Если плотность электролита повышена, его разбавляют только дистиллированной водой. Водопроводная вода, как и колодезная, содержит большое количество примесей, которые препятствуют нормальной работе АКБ и сокращают её ресурс.

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах

Большинство автомобилистов уверенно отвечают на этот вопрос, но есть и такие, которые с пеной у рта будут доказывать, что в батареях используется соляная кислота.

Строго говоря, актуальность этого вопроса практически нулевая: вам вряд ли придётся иметь дело с концентрированной кислотой. В магазинах и аптеках продаётся уже готовая жидкость, разбавленная в соотношении 65 частей воды на 35 частей кислоты.

Но это действительно серная кислота, не соляная. У химиков кислота, заливаемая в аккумулятор, называется специфически – триоксид серы или серный ангидрид, но мы будем придерживаться привычного нам термина.

Отметим, что хотя соляная кислота в качестве реагента в аккумуляторных батареях не используется, электролит бывает разным. Например, щелочным. Такие жидкости используются в никель-кидмиевых батареях. Более того, электролит бывает и не жидким, в виде пастообразного вещества с нулевой текучестью. Пример – гелевые АКБ, хотя это просто загущённый силиконовыми добавками обычный электролит.

Так что если вас спросят, какая кислота используется в аккумуляторе, серная или соляная, правильный ответ вы уже знаете.

Что касается соотношения между водой и кислотой, то пропорция 35:65 считается самой эффективной, но некоторые производители допускают применение ещё менее концентрированного раствора, в котором процентное содержание H₂SO₄ снижено до 30%.

Разумеется, знание того, какая кислота заливается в аккумулятор и каковы её пропорции – это хорошо, но для самостоятельного и правильного обслуживания кислотно-свинцовых аккумуляторов этого недостаточно.

Дело в том, что плотность электролита, которая напрямую зависит от соотношения компонентов, не является постоянной величиной. Мы уже рассказывали, что в процессе разряда кислоты становится меньше, при зарядке её количество восстанавливается.

Поэтому, когда говорят о плотности электролитической жидкости, подразумевают, что речь идёт о полностью заряженной АКБ. И если уровень жидкости оказался ниже требуемого, нужно сначала измерить плотность, чтобы знать, что доливать: воду или раствор кислоты.

Если плотность оказалась завышенной – в жидкость доливают дистиллированную воду, которая продаётся и в аптеках, и в автомагазинах (как и готовый электролит). Процесс доливки описывать не имеет смысла, важно после этого зарядить батарею и снова измерить плотность раствора.

Если мы выяснили, что в растворе мало кислоты, потребуется повысить её концентрацию, но делать это нужно, доливая готовый электролит. Добавлять в аккумулятор кислоту нельзя – это небезопасно и для вас, и для самого аккумулятора.

Впрочем, найти в продаже концентрированную кислоту не так просто, обычно она уже предлагается в виде растворов разной консистенции. Связано это с её высокой химической агрессивностью – при попадании на кожу сильнейшие ожоги неизбежны, опасен даже 35-процентный раствор.

Получают концентрированную серную кислоту поэтапно. Сначала готовят раствор с содержимым H₂SO₄ на уровне 60–70%, а затем доводят концентрацию до 98% – именно в таком виде она хранится дольше всего.

99-процентная серная кислота считается нестабильной, при длительном хранении она теряет часть сульфатного остатка, поэтому её концентрация всё равно падает до значений порядка 98.1–98.3%.

Кстати, существует около полутора десятков сортов серой кислоты. Приводим список наиболее распространённых:

• нитрозная, которую технари часто называют башенной. При концентрации 75% её плотность составляет 1.67 г/см³. Башенным сорт назвали из-за технологии изготовления с использованием футерованных башен, а нитрозным – из-за способа обработки посредством нитрозы с выходом серной кислоты и окисла азота;
• контактная, у которой плотность принимает значение 1.837 г/см³, а концентрация находится в пределах 92.4–98.0%. Этот вид также производят обжиговым способом, при котором газ, насыщенный двуокисью SO₂, реагирует с катализатором на основе ванадия;
• аккумуляторная плотностью 1.835 г/см³, с содержимым серной кислоты 92–95%. Именно такая кислота обычно заливается в АКБ, будучи разбавленной до 35%;
• сорт олеум, или дымучая серная кислота – 100% H₂SO₄ с добавлением серного ангидрида – жидкость плотностью 1.897 г/см³;
• высокопроцентный олеум плотностью 2.002 г/см³, включающий до 65% свободного SO₃.

Концентрация и плотность

Концентрация – параметр, характеризующий соотношение компонент сложных веществ, в данном случае – воды и H₂SO₄. Прямые измерения концентрации – это достаточно сложный процесс, поэтому в магазинах продаётся уже готовая к употреблению жидкость.

Гораздо легче измерять плотность электролита, при этом она прямо коррелирует с концентрацией. Чем больше кислоты в составе аккумуляторного электролита, тем выше плотность раствора. Нормальным считается показатель порядка 1.05–1.30 г/см³, такой большой разброс обусловлен разной температурой замерзания жидкости.

Существует также зависимость между плотностью раствора серной кислоты и его электропроводимостью, но она проявляется в виде обратной пропорциональности.

Чем ниже температурный режим, в котором эксплуатируется батарея, тем большей должна быть плотность электролита – в северных регионах она должна принимать значения до 1.28–1.3 г/см³. Электропроводимость при этом ухудшается, но зато водный раствор не замёрзнет, что гораздо хуже – при превращении воды в лёд велик риск разрушения банок.

Оптимальным значением плотности, при котором токопроводимость наилучшая, считается величина 1.23 г/см³.

Готовый электролит в магазинах имеет разную плотность, поэтому необходимо подбирать жидкость с показателем, соответствующим климатическим условиям вашего региона.

Контроль состояния

Если комплекс мероприятий, необходимых для поддержания в рабочем состоянии необслуживаемых батарей, минимален, то в случае свинцово-кислотных АКБ обслуживаемого типа уход за батареей требует больше внимания.

В частности, особое внимание следует уделять регулярной проверке уровня электролита, а также время от времени нужно контролировать плотность электролитической жидкости.

Проверка уровня осуществляется стеклянной или выполненной из другого прозрачного материала трубкой. Главное условие – чтобы она была стойкой к раствору кислоты.

Сама процедура выполняется в таком порядке:

• устанавливаем авто на горизонтальную площадку;
• откручиваем все 6 пробок;
• опускаем трубку в банку, пока она не коснётся пластин;
• зажимаем пальцем верхнее отверстие трубки;
• поднимаем её и измеряем уровень жидкости.

Он должен составлять не менее 10–15 мм. При недостаточном уровне доливаем электролит или дистиллированную воду. Что именно – зависит от плотности раствора. Если она повышенная – льём воду, в противном случае – электролит.

Срок службы

Считается, что водный раствор кислоты не имеет срока службы, то есть это не расходник, и менять жидкость на протяжении всего срока эксплуатации аккумуляторной батареи не нужно. Действительно, в большинстве случаев электролит исправно служит до момента, когда батарея перестаёт выполнять свои функции. Но иногда требуется доливка жидкости.

В редких случаях приходится её менять, при этом срок службы раствора зависит от нескольких факторов:

• плотности;
• преобладающего температурного режима эксплуатации АКБ;
• уровня заряда аккумулятора.

Но гораздо серьёзнее влияние этих показателей на состояние пластин и батареи в целом.