Плотность кислоты в аккумуляторе: Перевірка браузера, будь ласка, зачекайте…

Плотность электролита в аккумуляторе (АКБ)

Концентрация серной кислоты в электролите характеризуется плотностью электролита. Плотность любой жидкости определяется как отношение ее удельного веса к удельному весу воды. Иными словами, чем удельный вес вещества (жидкости) больше, тем выше ее плотность. Эталоном плотности выбрана дистиллированная вода, плотность которой принята равной 1,000 при температуре 80°Ф (27°С). Плотность чистой серной кислоты составляет 1,835. Нормальная концентрация водного раствора серной кислоты (раствора, состоящего на 64% из воды и на 36% из серной кислоты, называемого электролитом) характеризуется плотностью электролита в пределах от 1,260 до 1,280 при температуре 80°Ф (27°С). Чем выше плотность электролита в аккумуляторной батарее, тем выше степень ее заряженности.

Рис. В процессе разряда аккумуляторной батареи плотность электролита снижается

Индикаторы степени заряженности аккумулятора

Некоторые типы аккумуляторных батарей оснащены встроенным индикатором степени заряженности. Такой индикатор представляет собой просто небольшой ареометр шарикового типа, вмонтированный в одну из ячеек аккумуляторной батареи. В этом ареометре используется пластмассовый шарик, который всплывает в электролите нормальной плотности (когда аккумулятор заряжен примерно на 65%). Когда шарик всплывает, он появляется в окошке ареометра, изменяя его цвет.

Рис. Типичный индикатор степени заряженности аккумуляторной батареи. При низкой плотности электролита (разряженная аккумуляторная батарея) шарик-поплавок тонет, соскальзывая с отражательной призмы. При достаточной степени заряженности аккумуляторной батареи шарик всплывает, и его цвет (обычно зеленый) приводит к изменению света, отражаемого призмой в сторону окошка индикатора, — оно темнеет

Рис. Аккумуляторная батарея с частично удаленным корпусом, в котором виден вмонтированный индикатор степени заряженности аккумулятора. Если уровень электролита опускается ниже дна призмы, окошко индикатора становится прозрачным (светлым). Производители аккумуляторных батарей предупреждают о том, что в случае снижения уровня электролита в герметизированной аккумуляторной батарее, такая аккумуляторная батарея подлежит немедленной замене. Попытка зарядить аккумуляторную батарею, имеющую недостаточный уровень электролита, может привести к скоплению в ней газов и закончиться взрывом аккумуляторной батареи

Поскольку ареометр контролирует плотность электролита только в одной из ячеек аккумуляторной батареи (а в 12-вольтовой аккумуляторной батарее их — шесть), и поскольку шарик ареометра может легко застрять в одном положении, полагаться на его показания, как на достоверную информацию о степени заряженности аккумуляторной батареи, не следует.

Связь между плотностью электролита, степенью заряженности и напряжением аккумуляторной батареи

Ниже в таблице приведены значения плотности электролита и соответствующие им значения степени заряженности и напряжения аккумуляторной батареи при температуре 80°Ф (27°С).

Плотность электролита	Степень заряженности аккумуляторной батареи	Напряжение аккумуляторной батареи (В)
1,265	Полностью заряжена	Не ниже 12,6
1,225	Заряжена на 75%	12,04
1,19	Заряжена на 50%	12,2
1.155	Заряжена на 25%	12
Ниже 1.120	Разряжена	11,9 и ниже

Крепление аккумуляторной батареи в автомобиле

Аккумуляторная батарея, во избежание ее повреждения, должна быть обязательно надежно закреплена в автомобиле. Под действием нормальной вибрации автомобиля активная масса может осыпаться с пластин аккумуляторной батареи. Зажимы и кронштейны крепления аккумуляторной батареи обеспечивают ослабление ее вибрации, которая может стать причиной значительного снижения емкости и ресурса любой аккумуляторной батареи.

Posted in АКБTagged АКБ, Электролит

Плотность электролита в аккумуляторе, график приведения плотности

Электролит в автомобильном свинцово-кислотном аккумуляторе представляет собой 30% раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Аккумуляторная серная кислота, поступающая в продажу, содержит 94% химически чистой кислоты. Она прозрачна, не имеет цвета и запаха, кипит при температуре 33°С, имеет плотность 1,83 г/см. Чаще в торговую сеть поставляется электролитный раствор с плотностью 1,4 г/см или чтобы плотность электролита являлась требуемой для данного климатического региона.

Плотность электролита в автомобильном аккумуляторе, выбор плотности и приготовление электролита, график приведения плотности электролита.

Под плотностью электролитного раствора (или кислоты) понимают отношение массы вещества (в граммах) к занимаемому им объему (в см3). Таким образом, плотность электролита — это параметр электролита, подобный его удельному весу.

Плотность электролит в 1,10–1,30 г/см3 соответствует массовой концентрации серной кислоты в 28-40%. В исправной автомобильной аккумуляторной батарее плотность электролита может находиться в пределах от 1,07–1,3 г/см3. Разброс значений плотности электролита в банках полностью заряженной исправной АКБ не должен превышать 0,01 г/см3. Если батарея разряжена, значение плотности в банках АКБ может быть различным.

Это зависит от:

— Состояния разряженности данного аккумулятора.
— Его технического состояния.
— Плотности первоначально залитого в него электролита.

При выборе плотности электролита для первоначальной заливки приходится выбирать между продолжительностью срока службы АКБ, который с уменьшением плотности увеличивается, и емкостью батареи, которая с понижением плотности электролита уменьшается.

Кроме того, с увеличением плотности электролита до 1,30 г/см3 батарея может храниться при более низкой температуре. Без причинения ей ущерба и без размораживания активных масс электродов.

В рабочем свинцово-кислотном аккумуляторе плотность электролита ниже 1,07 г/см3 недопустима. И не только из-за раннего замерзания электролита (Т = –5°С), но и по причине падения емкости аккумулятора при нормальных температурных условиях (T > 10°С). Таким образом, плотность электролита во всех аккумуляторных банках автомобильной стартерной батареи должна поддерживаться одинаковой и в определенных границах в соответствии с заданными условиями эксплуатации, которые значительно отличаются для разных климатических регионов.

ГОСТ 16360-80 определяет климатические регионы по среднемесячной температуре воздуха в январе. С учетом требований ГОСТ составлена таблица. Проводить сезонное изменение плотности электролита необходимо только в широтах, где средняя температура января ниже –30°С.

Среднемесячная температура воздуха в январе по ГОСТ 16360-80.

Приготовление электролита.

Электролит приготавливают вливанием кислоты в воду, а не наоборот. Важно отметить, что в начале составляют электролит в пропорции 0,42 литра 94% кислоты и 0,65 литра дистиллированной воды. При этом получается электролит с плотностью 1,4 г/см3 (при T = 25°С). Далее электролит разбавляют до нужной плотности в дистиллированной воде.

Для получения одного литра электролита требуемой плотности при эксплуатации батареи в средних широтах России 0,6 литра электролита с плотностью 1,40 г/см3 необходимо влить в 0,4 литра дистиллированной воды. Получится электролит с плотностью 1,24 г/см3. После полной зарядки плотность электролита во всех банках АКБ достигает номинального значения 1,26 г/см3. Для Московского региона круглогодичная плотность электролита в полностью заряженной батарее несколько выше — 1,27 г/см3.

Повышение плотности электролита непосредственно в аккумуляторе.

Если необходимо повысить плотность электролита непосредственно в аккумуляторе, то доливают не кислоту, а электролит с плотностью 1,43 г/см3. При этом производят также выравнивание плотности и уровня электролита в разных банках. Это делают в процессе заряда батареи. Измеряют уровень с помощью стеклянной мерной трубочки, а плотность электролита — с помощью денсиметра (аэрометра) или с помощью поплавкового плотномера. Необходимо также наличие градусника.

График приведения плотности электролита автомобильного аккумулятора.

После измерения плотности и температуры электролита измеренную плотность электролита приводят к температуре 25°С по формуле:

γ25 = γт + 0,0007 (Т-25)

Или с помощью графика, показанного выше. На нем слагаемое 0,0007 (Т-25) обозначено как величина температурной поправки Δγ (г/см3). Из графика видно, что в интервале температур (20–30°С) величина поправки Δγ незначительна и ею можно пренебречь. Если же плотность электролита измеряется за пределами указанного диапазона, приведенная плотность электролита определяется с учетом поправки:

γ25 = γт + γ25

где γт — плотность электролита при температуре измерения Т.

Например.

Если измеренная при температуре Т = –5°С плотность γт = 1,28 г/см3, то согласно графику это означает, что при температуре 25°С плотность γ25 = 1,28–0,02 = 1,26 (г/см3).

Возможно и обратное использование графика:

Если известно, что при температуре 25°С плотность электролита 1,26 г/см3, то при температуре 40°С она изменится и определится как:

γ40 = γ25 – γт = 1,26 – 0,01 = 1,25.

Разность между плотностью полностью заряженного аккумулятора и полностью разряженного (γз) при температуре 25°С всегда равна 0,16 г/см3. Тогда, если известна начальная плотность γн полностью заряженной аккумуляторной батареи, по измеренной плотности γт электролита можно определить степень разряженности (%) каждого аккумулятора в отдельности:

ΔСр = 625(γн – γт + Δγ)%.

Следует помнить, что серная кислота, входящая в состав электролита, исключительно активное химическое вещество. Она способна вызвать опасные кислотные ожоги на теле человека. Парами кислоты можно отравиться. Работа с электролитом требует особой осторожности, специальной химической посуды и индивидуальных средств защиты.

По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.

Видео с вопросами

: определение того, какие свинцово-кислотные батареи необходимо перезарядить, с использованием значений относительной плотности серной кислоты

Механики используют ареометр для проверки относительной плотности серной кислоты в пяти различных свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторах. В следующей таблице показаны их результаты. Какой аккумулятор или аккумуляторы необходимо перезарядить?

Стенограмма видео

Механики используют ареометр для проверки относительная плотность серной кислоты в пяти различных свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторах. В следующей таблице показаны их Результаты. Какой аккумулятор или аккумуляторы нужно подзарядиться? (A) Только батарея 3. (B) Только батарея 5. (C) Батареи 2 и 5. (D) Только батарея 1. (E) Батареи 3 и 4.

Прежде всего, ареометр – это прибор, используемый для измерения относительной плотности жидкости или раствора. Другой термин для относительной плотности является удельным весом. Относительная плотность – это отношение плотность жидкости или раствора к плотности чистой воды при определенном температура и давление.

В этой задаче нам дано измерения относительной плотности серной кислоты в пяти различных свинцово-кислотных автомобилях батареи. Когда относительная плотность серная кислота в аккумуляторе падает ниже определенного значения, механик знает, что пора для подзарядки аккумулятора. Освободим место для обсуждения почему это происходит.

Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор классифицируется как вторичный гальванический элемент. Это тип электрохимического элемент, который может функционировать как гальванический элемент, так и электролитический элемент в зависимости от какие процессы происходят. На аноде гальванического элемента происходит окисление металлического свинца. В этой реакции расходуется серная кислотой или водным раствором h3SO4. На катоде гальванического клетке происходит восстановление оксида свинца(IV). Этот процесс также использует серную кислота. Так как концентрация серной кислоты в клетке уменьшается, относительная плотность также уменьшается.

Окислительно-восстановительные реакции, происходящие в гальванический элемент используется для питания внешнего устройства, и этот процесс называется как разрядка. Серная кислота, израсходованная во время разрядку можно восстановить, перезарядив аккумулятор. Чтобы перезарядить аккумулятор, используется внешнее зарядное устройство. Во время подзарядки свинцово-кислотный батарея работает как электролитическая ячейка.

Здесь мы видим, что один из продуктами окислительно-восстановительных реакций, происходящих при перезарядке, является серная кислота. Итак, откуда механики узнают, когда подзарядка нужна? Если относительная плотность серной кислоты в аккумуляторе падает ниже 1,20 грамма на кубический сантиметр, то пора аккумулятор для подзарядки. Мы видим, что относительная плотность меньше этого значения в батареях 3 и 4.

Следовательно, батареи 3 и 4 нуждаются быть перезаряженным.

В заключение, исходя из данных значения относительной плотности серной кислоты, аккумуляторы, которые необходимо перезарядить батареи 3 и 4, или выбор ответа (E).

Удельный вес кислоты в аккумуляторе — навыки работы с аккумуляторами

Удельный вес кислоты в аккумуляторе определяется как «отношение плотности кислоты в аккумуляторе к воде, с которой она могла бы соединиться при равномерном смешивании»

Стандартный раствор определяется как « раствор, содержащий некоторое количество граммов растворенного вещества на литр растворителя». Аккумуляторная кислота состоит из серной кислоты, разбавленной водой. Раствор состоит примерно из 35% серной кислоты и 65% воды.

Концентрированная серная кислота имеет удельный вес 1,84, тогда как удельный вес дистиллированной воды равен 1,00. Когда серная кислота разбавляется водой для получения электролита батареи, удельный вес конечного продукта должен быть между 1,26 и 1,30.

Если удельный вес слишком сильно отличается от этих цифр, это означает, что электролит не представляет благоприятной среды для протекания химических реакций.

Содержание

Разница между удельным весом и плотностью?

Совершенно очевидно, что эти величины не отличаются друг от друга. Несмотря на это, они часто используются взаимозаменяемо, и важно четко различать их.

Плотность — это мера массы на единицу объема. С другой стороны, удельный вес является мерой относительной плотности жидкости по отношению к другой жидкости. Плотность, представляющая собой отношение веса к объему, измеряется в г/см ³ (грамм на кубический сантиметр), кг/м ³ (килограмм на кубический метр), фунт/фут ³ (фунт на кубический фут)

Формула плотности дается как

ρ = m / V

С другой стороны, удельный вес представляет собой отношение двух плотностей, плотность одной из которых измеряется относительно другой жидкости, принимаемой за эталонную или стандартную жидкость.

Формула приведена как

Удельный вес _{Вещество} = ρ _{вещество} / ρ _{Справочный номер}

Некоторые из основных различий между плотностью и удельным весом включают:

• Плотность — это отношение между весом и объемом жидкости, а удельный вес — это отношение между плотностями двух жидкостей.
• Для расчета плотности, объема и веса должны быть известны удельный вес, для расчета должны быть известны обе плотности.
• Плотность является абсолютной мерой, тогда как удельный вес является относительной мерой
• Стандартной единицей измерения является кг/м ³ , тогда как удельный вес не имеет единицы измерения.
• Плотность используется для измерения несущей способности, а удельный вес используется для измерения уровней концентрации.

Эти два термина часто используются взаимозаменяемо, но плотность применяется по-разному. Удельный вес используется для измерения плотности чего-либо по сравнению с другим объектом или веществом, а плотность измеряет массу на единицу объема объекта.

Зачем измерять удельный вес аккумуляторной кислоты?

Батарея вырабатывает электроэнергию в результате химических реакций в ней. Уровни концентрации серной кислоты в электролите изменяются по мере того, как батарея подвергается циклам зарядки и разрядки.

При разрядке аккумулятора ионы серы в растворе серной кислоты реагируют со свинцом с образованием сульфидов свинца и воды. По мере увеличения уровня воды в электролите удельный вес кислоты падает.

Во время зарядки электрический ток, подаваемый в батарею, вызывает диссоциацию сульфида свинца на ионы серы и свинец.

Вода подвергается электролизу с образованием ионов водорода и кислорода. Кислород соединяется со свинцом, образуя оксид свинца, а водород соединяется с ионами серы, образуя серную кислоту. Повышенный уровень серной кислоты повышает удельный вес батареи.

Измерение удельного веса каждого элемента в батарее помогает установить состояние заряда и может быть очень эффективным при обнаружении сульфатации в элементах.

Если удельный вес кислоты в одном элементе ниже, чем в других элементах, это может свидетельствовать о наличии и образовании нерастворимых сульфидов, которые не разрушатся во время зарядки. Зная это, могут быть предприняты конкретные меры для дисульфатации батареи.

Как измерить удельный вес электролита в аккумуляторе

Измерение удельного веса электролита в аккумуляторе включает следующие этапы.

Шаг 1: Подготовка.

Серная кислота в электролите батареи обладает высокой коррозионной активностью, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы защитить себя от кислотных ожогов при контакте с кислотой.

• Носите защитные очки для защиты глаз. Когда кислота попадает в глаза, она вызывает жжение и может привести к временной или постоянной потере зрения.
• Надевайте кислотостойкие перчатки для защиты рук. Руки будут использоваться, чтобы открыть аккумуляторную батарею, окунуть ареометр в кислоту и вынуть его. Вероятность контакта с кислотой высока, и вы можете получить кислотные ожоги.
• Наденьте комбинезон или пылезащитный костюм, чтобы защитить одежду от контакта с кислотой. Кислота порвет одежду.

Шаг 2: Отсоедините автомобильный аккумулятор

Когда автомобильный аккумулятор подключен к двигателю, он продолжает получать заряд от генератора переменного тока, пока двигатель автомобиля работает.

Когда вы пытаетесь получить показания удельного веса, когда аккумулятор все еще подключен к двигателю, это может дать ложную и вводящую в заблуждение информацию.

Отсоедините аккумулятор перед измерением плотности электролита.

Шаг 3: Откройте крышки батарейного отсека.

Прежде чем открывать крышки аккумуляторных батарей, убедитесь, что на аккумуляторной батарее нет посторонних предметов или пыли. Очистите аккумулятор, чтобы после открытия крышек в аккумулятор не попали посторонние предметы.

Присутствие посторонних материалов в элементах аккумуляторной батареи изменит химический состав электролита, препятствуя эффективным реакциям. Мусор может также ускорить скорость коррозии элементов батареи.

Шаг 4: Снимите показания ареометра

Опустите ареометр в каждую ячейку и запишите показания из каждой ячейки. Сравните с идеальной ситуацией или с ранее записанными показаниями удельной плотности.

Ареометр состоит из стеклянного цилиндра и шприца с грушей для всасывания пробы электролита, которая плавает в закрытом стеклянном ареометре, откалиброванном для считывания удельного веса.

Удельный вес и температура аккумуляторной кислоты

Максимальная плотность воды при 4 ⁰ C или 39 ⁰ F. Предполагается, что измерение удельного веса серной кислоты и аккумуляторной кислоты проводится при идеальных температурах.

Однако было продемонстрировано, что аккумуляторная кислота, когда батарея полностью заряжена, имеет максимальную плотность при 800°F или 26,67°C, поскольку температура падает ниже 800°F, аккумулятор сжимается, увеличивая удельный вес кислоты. Когда температура поднимается выше 80 ⁰ F, аккумуляторная кислота расширяется, снижая удельный вес кислоты.

Чтобы скорректировать колебания температуры, получите показания плотности и добавьте 0,04 на каждые 10 ⁰ F повышение температуры или меньше 0,04 на каждые 10 ⁰ F падение температуры выше или ниже 80 ⁰ F.

Определив удельную плотность электролита, мы можем сказать, сколько серы соединилось с пластинами и приблизительно оценить, сколько заряда еще осталось в аккумуляторе.

При 80 ⁰ F следующие диапазоны удельного веса указывают уровень заряда батареи:

9 0220

1. 17 – 1.19

Диапазон удельного веса	% заряда при 80F
1,26 – 1,28	100% заряжен
1,23 – 1,25	Заряжено 75%
1,20 – 1,220	Заряжено 50%
25% Заряжено
1,14 -1,16	Заряжено 10%
1,10 – 1,13	0% заряда

На что указывает низкий удельный вес?

Если измеренный удельный вес батареи ниже 1,26, это может означать любое из следующего:

1. Батарея повреждена из-за сульфатации или устарела и подходит к концу жизнь. Сульфатирование – это образование солей сульфата свинца, которые не разрушаются при подаче зарядного тока. Если аккумулятор подвергся сульфатации, которую никак нельзя устранить, пора готовиться к замене аккумулятора.

2. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии. Когда аккумулятор слишком долго остается с низким зарядом, он со временем выходит из строя. Всегда рекомендуется хранить аккумулятор полностью заряженным, когда он не используется.

Через каждые 6 месяцев перезаряжайте аккумулятор до полного заряда или подключайте зарядное устройство или подзарядное устройство, чтобы поддерживать аккумулятор полностью заряженным.

3. Потеря электролита из-за утечки или перелива. Когда электролит теряется, объем уменьшается, и уровни концентрации также снижаются. Следовательно, снижается и удельный вес.

4. Слабая или поврежденная ячейка в аккумуляторе. При повреждении одной из клеток удельный вес может быть ниже нормы. В целом удельный вес батареи также будет низким.

Повреждение ячейки может быть вызвано попаданием в ячейку инородного мусора, т.е. металлическая полоса, которая будет реагировать с серной кислотой с образованием там сульфатов за счет снижения концентрации серной кислоты и, как следствие, снижения удельного веса раствора.

5. Перед тестированием в батарею было добавлено лишнее количество воды. Когда уровень электролита падает до точки, при которой пластины остаются открытыми, рекомендуется восполнить уровень электролита, добавив дистиллированную воду.

Если добавить избыток воды непосредственно перед измерением удельного веса, указанные уровни будут низкими.

Как повысить плотность батареи?

Когда удельный вес аккумуляторной кислоты был низким из-за утечки или избыточного увлажнения, можно решить поднять плотность до желаемого уровня. Вы можете добиться этого, добавив серную кислоту в дистиллированную воду для достижения желаемого уровня.

Примечание. Никогда не добавляйте воду в кислоту, так как это может вызвать взрывоопасную реакцию. Всегда добавляйте кислоту в воду.

Когда вы добавляете кислоту в воду в чистой емкости, смесь будет пузыриться и кипеть. Дайте ему отреагировать и остыть. Измерьте относительную плотность смеси и, если желаемые уровни были достигнуты, осторожно добавьте смесь в элементы батареи.