Ни для кого не секрет, что современные аккумуляторы работают на электролите. Данное вещество позволяет накапливать батареям заряд и выдавать его в виде конечной электроэнергии при работе. Одними из часто встречаемых электролитов является щелочной, который активно используется в одноименных аккумуляторных батареях. Подобная субстанция отлично проявляет себя в работе аккумулятора, но также имеет некоторые недостатки. Более подробно о них, сущности щелочного электролита и принципах его эксплуатации поговорим в сегодняшней статье.
Свойства и химический состав
Наиболее часто в аккумуляторах применяются щелочные электролиты следующих составов:
- Калиево литиевый.
- Натриевый.
- Никель-кадмиевые.
- Никель-металлогидридные.
Натриевые электролиты обладают большим сроком эксплуатации, но совершенно непригодны для использования при отрицательной температуре воздуха.
Калиево-литиевые в этом отношении значительно превосходят натриево-литиевые составы по морозостойкости, но для работы в тропических условиях не подходят из-за ограничения максимальной эксплуатационной температуры на отметке 35˚С.
Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются в современной электронике, но наличие эффекта памяти налагает на использование таких изделий определённые ограничения.
Никель-металлогидридные аккумуляторы лишены этого недостатка, но их стоимость довольно велика, что является серьёзным препятствием на пути широкого применения элементов этого типа в качестве портативных источников электроэнергии.
Срок службы
Калиево-литиевый щелочной электролит при грамотной эксплуатации и качественном приготовлении является одним из самых долго служащих в своей сфере. Экспериментально доказано, что данная жидкость способна выдержать более 1000 циклов «заряд-разряд», что представляет собой просто огромное количество таких процедур. Однако при использовании щелочных электролитов стоит держать в уме факторы, уменьшающие срок их службы. Наиболее важные из таковых следующие:
- Частая неполноценная зарядка аккумулятора;
- Систематический глубокий разряд АКБ;
- Недостаточное количество электролита в сепараторе;
- Долгое использование электролита при высоких температурах окружающей среды;
- Слишком высокие и частые рабочие температуры жидкости.
Не допуская наличия данных факторов конкретно в вашей ситуации, продлить срок службы аккумулятора и щелочного электролита в отдельности можно в разы. Отметим, что при использовании подобных жидкостей также важно постоянно заправлять АКБ однотипным видом электролитов. В ином случае ресурс батареи уменьшается.
Области применения
Они могут использоваться для заправки аккумуляторных батарей различной ёмкости и вольтажа. Такие изделия широко используются в следующих областях:
- Системы сигнализации.
- В качестве стартерных батарей для военной техники.
- Резервные источники питания для пассажирских вагонов, троллейбусов и трамваев.
- В качестве тяговых устройств для мощных электроустановок.
Компактные батареи с щелочным электролитом могут применяться также в электроинструменте, различных гаджетах и детских игрушках.
Кроме применения в аккумуляторных батареях щелочной электролит может быть использован для меднения стали. Такой метод является одним из самых эффективных для покрытия медью других металлов.
Аналогичные щелочные смеси можно сделать для цинкования. Наиболее часто таким образом покрываются цинком изделия, имеющие сложные геометрические формы.
Состав электролита
Электролит является раствором активного вещества в дистиллированной воде. В зависимости от типа используемых аккумуляторных батарей активным веществом являются:
- серная кислота для свинцово-кислотных аккумуляторов;
- щелочи (едкий натрий или калий) для щелочных аккумуляторов.
В щелочных АКБ для выполнения особых требований в составе электролита может присутствовать добавка едкого лития. Также едкий литий является основным в литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторах.
Как заправлять аккумуляторы
Если восстановить работоспособность аккумулятора с помощью зарядки не удаётся, то возможно потребуется замена щелочного электролита. От правильного выполнения такой работы будет зависеть продолжительность эксплуатации АКБ. Рекомендуется осуществлять замену жидкости в такой последовательности:
- Отсоединить аккумулятор от потребителей электроэнергии.
- Надеть защитные очки и перчатки. Не лишним будет защитить одежду от едкого вещества с помощью прорезиненного фартука.
- Удалить пробки и вылить старую жидкость из банок.
- Произвести подготовку нового электролита.
- Залить до рекомендуемого заводом-изготовителем аккумулятора уровня.
- Установить на место пробки.
- Подключить аккумулятор к зарядному устройству.
Если причина неработоспособности аккумулятора заключалась в некачественном электролите, то после замены химического состава и полной зарядки, АКБ можно будет использовать в стандартном режиме.
Правила зарядки щелочной батареи
Так как функционирование щелочного электролита во многом зависит от того, как именно будет заряжаться батарея, в которую он залит, не лишним будет рассмотреть базовые правила зарядки соответствующих АКБ. В общем случае их перечень таков:
- Заряжайте аккумулятор исключительно на средних и высоких показателях силы тока, так как подобная практика положительно сказывается и на состоянии щелочного электролита, и на состоянии аккумулятора;
- В процессе заряда обязательно следите за тем, чтобы электролит с наличием в составе лития не превышал по температуре более 45 градусов по Цельсию и 35 – для электролитов без лития;
- Утеплять щелочные АКБ в процессе зарядки требуется лишь в том случае, если температура окружающей среды менее минус 30 градусов по Цельсию. В остальных случаях батареи заряжаются в обычном режиме;
- При зарядке аккумулятора следите за отсутствием выплёскивания электролита, ибо это не допустимо;
- После 10 циклов «заряд-разряд» всегда проверяйте уровень электролита и, при необходимости, доливайте его.
Явным признаком того, что аккумуляторная батарея на щёлочи заряжалась верно, будет наличие 1,4-1,45 Вольт напряжения в начале зарядке на АКБ и 1,75-1,85 Вольт в конце.
Меры предосторожности
Как уже было сказано выше использование перчаток и очков является обязательным условием при выполнении работ с щелочными растворами. Игнорирование этого правила может привести к очень серьёзным последствиям. Например, можно получить серьёзные ожоги слизистой оболочки глаз или повредить кожные покровы верхних конечностей.
Если в результате выполнения работ попадания едкого вещества на кожу не удалось избежать, то поражённые участки следует немедленно промыть большим количеством воды, с добавлением уксуса или лимонной кислоты. Про попадании электролита в глаза также необходимо промыть поражённый орган зрения и немедленно обратиться за медицинской помощью.
При работе с элетролитом и зарядке батареи не рекомендуется курить или разводить открытый огонь в помещении. Несоблюдение этого требования может закончиться взрывом горючего газа, который может образоваться в процессе протекания химических реакций.
Сдача и утилизация щелочных аккумуляторов
В последние годы повсюду появились пункты приёма свинцово─кислотных автомобильных аккумуляторов. Это стало очень выгодно, поскольку производители АКБ платят за них хорошие деньги и забирают аккумуляторы на утилизацию. В большинстве таких пунктов приёма можно сдать и щелочные батареи. Но ещё не везде. Дело в том, что у населения таких АКБ меньше и пунктам приёма приходится долго их накапливать, чтобы сдать на предприятие.
Помните, что нельзя просто так выкидывать щелочные АКБ на помойку. В их составе присутствуют опасные вещества. Это едкий калий и натрий, соединения щелочных металлов и другие вещества, которые необходимо грамотно обезвреживать. Просто складировать их дома или в гараже то же небезопасно.
Поэтому нужно обязательно сдавать их в пункты приёма, откуда их заберут на утилизацию по всем правилам. И что самое важное. Вы избавляетесь от старого нерабочей щелочной батареи и получаете за это деньги.
Как приготовить щелочной электролит
Его можно приобрести в специализированных магазинах, но если такой возможности нет, то жидкую смесь для заливки в аккумулятор можно приготовить своими руками. Для
выполнения этой работы следует подготовить твёрдую щёлочь, дистиллированную воду и неметаллическую посуду. Приготавливается натриево или калиево-литиевый электролит в такой последовательности:
- Налить в посуду необходимое количество воды.
- В воду аккуратно всыпать заранее приготовленную порцию щёлочи.
- Медленно перемешать стеклянной или пластмассовой лопаткой смесь.
- Произвести замер плотности электролита. Если этот параметр находится на слишком низком уровне, то следует добавить сухое вещество, если слишком высокий, то добавить воды (оптимальное значение 1,2 г/мм3).
- Накрыть посуду крышкой и дать отстояться раствору в течение 3 часов.
- Аккуратно слить разбавленную щелочь таким образом, чтобы осадок остался на дне ёмкости.
Приготовленный раствор следует хранить в стеклянной таре с плотно закупоренными горлышками. В качестве крышек рекомендуется использовать резиновые заглушки либо любой материал, не реагирующий на щёлочь.
При приготовлении электролита также следует соблюдать осторожность и использовать защитные очки и перчатки.
Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.
Требования безопасности при самостоятельном приготовлении
Если вы решили сделать электролит для заправки своей свинцовой аккумуляторной батареи в домашних условиях, то крайне важно соблюдать технику безопасности.
Согласно этим правилам, состав приготовляется при выполнении следующих условий:
- Средства защиты. Они нужны для защиты глаз, кожи и органов дыхания. Важно использовать такие средства защиты, которые будут устойчивыми к агрессивным веществам. Потому на глаза надевают очки, на руки резиновые перчатки. Желательно резиновые сапоги на ноги и защитный фартук на тело.
- Нейтрализатор. Если кислота случайно разольётся, её следует засыпать нейтрализующим составом. Как известно, кислота нейтрализуется щёлочью. Потому наготове следует держать водный раствор на основе кальцинированной соды, либо нашатырный спирт. Обычно пищевая сода есть в каждом доме.
- Ёмкость для смешивания. Перемешивать между собой ингредиенты следует только в ёмкости из стекла или пластика. Материал должно быть устойчивым к агрессивным веществам. Если это щелочной раствор, тогда берите стальную или пластиковую тару. Ни один другой материал для таких целей не подходит.
- Проветриваемое помещение. Оптимально делать это на улице под навесом. Либо выбирать помещение с хорошей вентиляцией. Выделяющие кислотные и щелочные пары могут нанести вред здоровью, проникая в организм через дыхательные пути.
- Постепенное добавление. При приготовлении смеси своими руками кислоту постепенно заливают воду небольшими порциями. Жидкость требуется регулярно помешивать при этом, и стараться не останавливаться.
Соблюдение таких требований и правил убережёт вас от ошибок, сохранит здоровье, а также позволит успешно перезалить аккумуляторную батарею.
Физические свойства сернокислотного электролита
Есть еще один физический фактор, который необходимо учитывать, особенно когда приготавливаются большие объемы раствора серной кислоты и дистиллированной воды. Это то обстоятельство, что при смешивании равных объемов серной кислоты и воды, после охлаждении такого раствора его объем будет меньше, чем сумма первоначальных объёмов. Что бы учесть этот фактор нужно обратится к четвертой таблице, в которой указаны величины уменьшения объёмов для растворов серной кислоты различной плотности.
Таблица 4 Сокращение объема раствора
Вязкость
Вязкость это свойство электролита, наиболее существенно влияющее на работоспособность свинцового аккумулятора. Электрохимические процессы, протекающие при работе аккумулятора, носят диффузионный характер. Скорость диффузии, в основном, зависит от вязкости электролита. Именно скоростью диффузии определяется поступление электролита к поверхности и в поры электродов при разряде, особенно при установке жестких (минутных, часовых) режимов разряда.
Чем вязкость выше, тем диффузия медленнее. При понижении температуры на 25С вязкость электролита возрастает в 2 раза, а при температуре в -50С она возрастает почти в 30 раз по сравнению с вязкостью при нормальной температуре. С увеличением вязкости падает ёмкость. Именно поэтому ра6отоспособность свинцовых аккумуляторов при низких температурах ухудшается. Это обстоятельство необходимо учитывать при установке герметичных аккумуляторов с гелевым (загущённым) электролитом.
Удельное сопротивление электролита
Сопротивление электролита, занимающего объем, ограниченный длиной 1 см и сечением в 1 см3, рассчитывается по формуле:
=rS/L
где r – удельное сопротивление Ом см;
L- длина, см.
S — поперечное сечение см2.
Сопротивление изменяется с изменением концентрации и температуры электролита.
Чтобы иметь минимальное внутреннее сопротивление АКБ, желательно применять электролит с наименьшим удельным сопротивлением.
Величины удельных сопротивлений приведены в таблице 5.
Таблица 5. Удельные сопротивления электролита
Удельное сопротивление электролита возрастает при снижении температуры, наиболее значительно при температуре 0С.
Температура замерзания электролита важна, постольку по мере разряда аккумулятора снижается его плотность и, соответственно, температура его замерзания. При замерзании объем электролита увеличивается, что приводит к разрушению сосуда и электродов аккумулятора. Наиболее низкую температуру замерзания имеет электролит плотностью 1,29 г/см3. Стартерные аккумуляторные батареи, эксплуатируемые в суровых условиях, имеют электролит плотностью 1,26-1,30 г/см3, который не замеряет при самых низких возможных температурах.
Для определения температур замерзания электролитов различной плотности следует пользоваться таблицей 6.
