O добавки и присадки к электролитам

 

История аккумулятора начинается с 1802 года, когда Риттер обнаружил, что две медные пластины, опущенные в кислоту и соединенные с гальванической батареей, на­капливают заряд (заряжаются), который затем в течение короткого времени можно использовать как постоянный источник тока.

В дальнейшем исследованиями в данной области за­нимались многие ученые, в том числе немецкий военный врач В. Зинстеден, наблюдавший в 1854 году аналогичное явление на свинцовых электродах, погруженных в раз­веденную серную кислоту. В 1859 году французский ин­женер Планте создал первый в истории свинцовый ак­кумулятор, состоявший из двух одинаковых свинцовых пластин, навитых на деревянный цилиндр, а в качестве электролита применялась подкисленная вода.

В 1882 году К. Фор значительно усовершенствовал технику изготовления аккумуляторных пластин. Однако до изобретения динамомашины аккумуляторы представ­ляли для электротехников мало интереса, так как время работы их было незначительно. Включение в электриче­скую цепь генератора позволило легко и быстро заряжать аккумуляторные батареи (АКБ), что привело к их широ­чайшему распространению в различных отраслях эконо­мики, прежде всего на транспорте В начале XX века проблемой АКБ занялся Т. Эдисон, который хотел сделать аккумулятор более приспособлен­ным для нужд транспорта. Эдисоном были созданы же­лезно-никелевые АКБ с электролитом из едкого калия — так называемые щелочные аккумуляторы. В 1903 году на­чинается производство новых портативных АКБ, кото­рые получили широкое распространение в транспорте, на электростанциях и в небольших судах. До 50-х годов прошлого столетия было общепринято напряжение бор­товой сети легковых автомобилей в 6 В, после чего про­изошел повсеместный переход автомобильной техники на 12 В.

В настоящее время АКБ предназначена для питания электрическим током стартера при пуске двигателя, а так­же других электроприборов автомобиля, когда генератор еще не работает. Кроме того, на автомобилях с инжек­торным впрыском АКБ служит для сглаживания пульса­ций напряжения, выдаваемого генератором. На современ­ном автомобильном транспорте используются стартерные АКБ, позволяющие разряжать стартеры токами, в 3—5 раз превышающими их номинальную емкость. Если мощно­сти генератора недостаточно для питания нескольких од­новременно включенных потребителей, аккумуляторная батарея, разряжаясь, обеспечивает дополнительное пита­ние приборов и систем автомобиля одновременно с рабо­тающим генератором.

Свинцово-кислотная АКБ, широко применяемая в на­стоящее время на автомобильном транспорте, — это вто­ричный химический источник постоянного тока. Прежде чем такая батарея сможет питать электрическую сеть авто­мобиля, ей необходимо сообщить достаточное количест­во электрической энергии, то есть зарядить.

Сухозаряженные АКБ поступают в продажу в сухом виде, и для ввода их в действие нужно приготовить элек­тролит. Для кислотных автомобильных АКБ электроли­том служит аккумуляторная серная кислота (ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (ГОСТ Р 50050—92), которые

 

Рис. 45. Устройство стеклянного денсиметра:

1 — трубчатый стержень; 2 — шкала плотности;

3 — полый корпус; 4 — связующее вещество;

5 — балласт; 6 — встроенный термометр; 7 — шкала

Температуры

 

смешивают в чистой стеклянной, фарфо­ровой, эбонитовой или освинцованной по­суде до необходимой плотности раствора.

Плотность электролита для АКБ изме­ряется с помощью ареометра со шкалой в пределах 1100—1400 кг/м3 и ценой од­ного деления 100 кг/м3 (рис. 45). Качест­во электролита — в основном плотность и чистота — оказывает важнейшее значе­ние на работоспособность АКБ.

В зависимости от климатического рай­она, в котором эксплуатируется автомо­биль, а также времени года, в измерен­ную плотность электролита вносят тем­пературную поправку (табл. 40).

 

 

Таблица 40

Нормы плотности электролита при температуре +20 °С

 

Климатический район по ГОСТ 16350-80 (средняя температура в январе, °С)	Время года	Плотность электролита, приведенная к +20 °С, кг/м3
заливаемого в АКБ	АКБ полностью заряжена	Разряд АКБ
25%	50%
очень холодный (от -50 до -30)	зима
лето
холодный (от -30 до -15)	круглый год
умеренный (от-15 до-8)	круглый год
теплый влажный (от -8 до +4)	круглый год
жаркий сухой (от+4 до +15)	круглый год

Процесс зарядки/разрядки в АКБ протекает по прин­ципу двойной сульфатации, когда по электролиту проис­ходит цикличное движение потоков ионов между элек­тродами (рис. 46).

 

Рис. 46. Химическая реакция процесса зарядки/разрядки аккумулятора

 

После нескольких циклов зарядки/разрядки АКБ те­ряет работоспособность, так как эффективность элект­рических элементов снижается. Протекают процессы сульфатации пластин, заключающиеся в отложении на пластинах плотного крупнокристаллического налета сер­нокислого свинца (сульфида). Сернокислый свинец пло­хо растворяется при зарядке АКБ, плохо проводит ток и затрудняет доступ электролита к активной массе. В результате сульфатации емкость и напряжение АКБ уменьшаются. На наличие сульфатации указывает значи­тельное повышение напряжения бортовой сети автомо­биля против нормального при зарядке, большое падение напряжения при разрядке, а также быстрое повышение температуры электролита и понижение его плотности. Образовавшиеся оксиды создают сверхсопротивление, что является главной причиной отказа АКБ. Внешний признак сульфатации — наличие беловато-серого налета на поверхности пластин.

С другой стороны, нагрев АКБ при ее зарядке/разряд­ке становится причиной механического изменения эле­ментов ее конструкции на 7—9%. Эти изменения вызы­вают деформацию электродов и металлических частиц внутри электролита. В результате частицы больше не мо­гут нормально ионизироваться, и АКБ теряет способность к зарядке Основные дефекты АКБ:

сульфатация пластин;

разрушение угольных пластин — при зарядке элек­
тролит становится черным;

короткое замыкание пластин одной из секций —
электролит выкипает, секция греется;

многочисленные замыкания пластин, образование
трещин или деформаций банок вследствие замерзания
электролита — в этом случае АКБ сдают в ремонт.

Три первых дефекта можно достаточно эффективно устранить безразборными методами с применением спе­циальных присадок-восстановителей АКБ. Следует пом­нить, что при замкнутых пластинах зарядка АКБ недо­пустима.

Основные этапы восстановления АКБ с помощью восстановительных присадок.

Этап 1. Строго соблюдая требования безопасности, осторожно сливаем остатки старого электролита из сек­ций АКБ.

Этап 2. Тщательно промываем АКБ дистиллирован­ной водой до тех пор, пока не перестанет вымываться угольная крошка. При этом рекомендуется не только ин­тенсивно трясти АКБ, но и после каждой порции воды сливать ее, переворачивая АКБ.

Этап 3. В чистом фарфоровом, эбонитовом или стек­лянном баке готовим электролит номинальной плотно­сти 1270-1280 кг/м3.

Внимание!

Категорически запрещается вливать воду в серную кисло­ту, так как это вызовет ее закипание и выброс паров и капель кислоты. В любом случае в целях защиты глаз рекомендуется работать в очках. При попадании электролита на кожу его не­обходимо быстро смыть десятипроцентным раствором дву­углекислого натрия (пищевой соды).

Полученный электролит тщательно перемешиваем, охлаждаем до температуры 15—20 °С и проверяем денси­метром его плотность Этап 4. В резиновых перчатках с помощью фарфоро­вой кружки и стеклянной воронки заливаем электролит в АКБ до уровня 10—15 мм над решеткой. Выдерживаем 2-3 ч для пропитки пластин АКБ электролитом, а затем измеряем плотность электролита во всех банках для кон­троля степени заряженности отрицательных пластин.

Этап 5. В соответствии с требованиями инструкции добавляем в электролит десульфатирующую присадку (табл. 41), исходя из объема АКБ. При этом присадку мож­но растворить в электролите и до заливки в АКБ. Выдер­живаем электролит с присадкой в течение не менее 48 ч дяя растворения присадки и пропитки ею пластин секций. После выдержки доливаем электролит до номинального уровня.

 

 

Таблица 41

Характеристики добавок к аккумуляторным электролитам

 

Препарат	Фирма-производитель, страна	Назначение
Восстановитель аккумуляторов	ООО «Химмед», Россия	Восстановление свинцово-цинковых АКБ, увеличение их емкости
Десульфатиру-ющая присадка к электролиту «Мечта»	НТК «Кулон», Россия	Предотвращение сульфатации новых и восстанавление рабо­тоспособности рабочих сульфатированных АКБ
Аккумуляторная присадка «Феникс»	ЗАО «Авокон-инвест», Россия	Защита от сульфатации пла­стин, восстановление АКБ, увеличение емкости и напря­жения АКБ, снижение скорости саморазряда
Amper Plus	ActexS.A., Швейцария	Профилактическая обработка новых свинцовых АКБ или реге­нерация старых, но рабочих АКБ

Этап 6. Сняв заливные пробки, подключаем зарядное устройство и проводим несколько контрольно-трениро­вочных циклов. Для этого выставляем электрический ток зарядки на значение 0,1 А и контролируем напряжение на клеммах. Внимание!

Не допускайте нагрева и кипения электролита — пузырьки газа и перегрев разрушают аккумулятор. В этом случае необ­ходимо уменьшить ток зарядки.

Заряжать АКБ следует до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение во всех аккумуляторах, и напря­жение на клеммах каждой секции не достигнет значения 2,3—2,4 В, что для 12-вольтовой АКБ в сумме составит 13,8-14,4 В.

Этап 7. Для уменьшения коррозии положительных пластин уменьшаем зарядный ток наполовину и продол­жаем зарядку до тех пор, пока плотность электролита и на­пряжение на клеммах не достигнут постоянства на протя­жении 3 ч — это станет признаком конца зарядки.

Этап 8. Доводим плотность электролита до строго одинакового значения во всех аккумуляторах — до вели­чины номинального значения для данной климатической зоны и времени года. Этого мы добиваемся доливкой электролита повышенной плотности (1400 кг/м3) или дис­тиллированной воды.

Этап 9. Разрядку АКБ проводим через потребителя с подключением через амперметр к выводам АКБ прово­лочного или лампового реостата, поддерживая значение разрядного тока в пределах 0,05 Ач от номинального за­ряда батареи. Разрядку прекращаем, когда напряжение худшей банки АКБ становится равным 1,75 В, что для 12-вольтовой АКБ составляет 10,5 В.

Этап 10. Сразу после разрядки заряжаем АКБ элек­трическим током последующих (тренировочных) величин. Если замеренный после первого цикла заряд АКБ оказался менее 75%, повторяем контрольно-тренировочные циклы до тех пор, пока емкость АКБ не приблизится к номинальной.

Продолжительность зарядки зависит от технического состояния АКБ и может достигать 25—50 ч.

Этап 11. После завершения процесса зарядки, в про­филактических целях добавляем в электролит еще не­много присадки и закрываем отверстия АКБ В большинстве случаев вышеописанные мероприятия позволяют восстановить работоспособность аккумулятор­ной батареи до нормативных значений и при правильной эксплуатации и обслуживании обеспечить ее дальнейшую работу в течение 2—3 лет.

Для этого необходимо выполнение простых правил, перечисленных ниже.

Правило 1. Удалять с корпуса АКБ скопившуюся пыль и грязь, чистить вентиляционные отверстия в пробках или крышках, проверять уровень электролита во всех банках.

Правило 2. Проверять качество соединения наконечни­ков стартерных проводов автомобиля с выводами АКБ. Если наконечники и выводы окислились, их следует за­чистить абразивной бумагой, свернув ее конусом.

После зачистки наконечников проводов и выводов АКБ их протирают ветошью, смазывают изнутри и снаружи техническим вазелином ВТВ-1 или обрабатывают препа­ратами типа Electronic-Spray, которые обладают не толь­ко смазывающими и водоотталкивающими, но и анти­окислительными свойствами.

Подобные спреи предназначены для ухода и техниче­ского обслуживания всех электрических контактов, ште­керных соединений, клемм ламп и предохранителей, рас­пределительных устройств зажигания и прерывателей, переключателей, контактов АКБ, генератора, стартера и т. д.

При монтаже электрических разъемов и клемм сред­ство наносится в зону контакта. При сильно корродиро­ванных контактах и разъемах средство выдерживают на поверхности продолжительное время, затем удаляют окис­лы ветошью и обрабатывают повторно. После обработки, не допуская натяга и скручивания проводов, затягивают болты до надежной фиксации.

Правило 3. Проверять степень разряженности АКБ и плот­ность электролита. Разница в плотности электролита акку­муляторов одной батареи не должна превышать 20 кг/м3 при большей разнице АКБ заменяют. При доливании дистиллированной воды плотность электролита измеря­ют после 30—40 мин работы двигателя.

Правило 4. Ежемесячно проводить подзарядку АКБ для компенсации саморазряда и препятствия отстаиванию электролита. Это нужно делать, поскольку саморазряд — неустранимое свойство АКБ, а ее долговечность повыша­ется при хранении в полностью заряженном состоянии. При этом напряжение зарядного тока должно сохранять­ся в пределах 2,18—2,25 В на каждую банку. Для подза­рядки батарей малым током можно применять зарядные устройства небольшой мощности, например выпрямитель ВСА-5А. Подзаряжают только исправные, полностью за­ряженные АКБ, в которых проверены плотность и уро­вень электролита.

Если измерить плотность электролита не представля­ется возможным, разряженность АКБ определяют нагру­зочной вилкой ЛЭ-2, проверяя каждый аккумулятор в отдельности в течение 5 с. Вилка имеет вольтметр, кон­тактные ножки и два нагрузочных сопротивления, вы­полненных из нихромовой проволоки.

Напряжение полностью заряженного аккумулятора не должно падать ниже 1,7 В, а разность напряжения от­дельных аккумуляторов батареи — не превышать 0,1 В. Если разность больше этого значения или батарея разря­жена более чем на 50% летом и более чем на 25% зимой, ее также ставят на подзарядку (табл. 42).

Правило 5. Если планируется на длительное время оста­вить АКБ на автомобиле в холодном гараже или на улице, необходимо довести ее плотность до зимних значений или вообще отключить ее от бортовой электрической сети.

В заключение следует порекомендовать применение присадок-восстановителей в качестве профилактических средств в период штатной работы АКБ, а не дожидаться ее отказа Таблица 42

Температурная поправка плотности электролита и разряженности АКБ по показаниям вольтметра нагрузочной вилки ЛЭ-2

 

Температура электролита, °С	Значение поправки к плотности электролита, кг/м3	Показания вольтметра, В	Разряженность батареи, %
От-50 до-36	-50	17-18
От-35 до-21	-40	17-16
От-20 до-6	-30
От-5 до-1	-20
От 0 до+14	-10	16-15
От+15 до+25
От +26 до +40	+10	15-14
От+41 до+55	+20
От+50 до+60	+30	14-13

Если позволяют средства, можно посоветовать мало-обслуживаемые (необслуживаемые) АКБ нового типа, в которых применяют особые бессурьмяные (серебряные) сплавы для изготовления решеток электродов. Такие АКБ устойчивы к глубоким разрядам, имеют незначительный саморазряд даже при длительном хранении и обладают повышенной мощностью при стартерном разряде в мо­мент пуска двигателя. При этом толщина их электродов не превышает 1,9 мм, а сепараторы выполнены в форме пакета, надетого на электроды одной полярности.

С АКБ нового типа нужно лишь удалять скопившиеся загрязнения, очищать вентиляционные отверстия в проб­ках, проверять надежность соединений клемм и проводов. Уровень электролита контролируется по меткам «мини­мум» и «максимум» на боковой стенке полупрозрачного моноблока. Для нормальной работы АКБ верхняя грани­ца уровня электролита должна находиться между этими метками. Заключение

Следует отметить, что для безопасной и безотказной эксплуатации автомобиля с самого первого дня требуется его качественное обслуживание. При незначительных суммарных затратах на препараты безразборного сервиса (менее 1% от общих затрат на эксплуатацию в год) их гра­мотное и своевременное применение не только оказыва­ет существенное положительное влияние на надежность, экономичность и безопасность эксплуатации автомобиля, но и позволяет значительно облегчить проведение мно­гих профилактических и ремонтных работ.

Экономическую эффективность от применения пре­паратов и технологий безразборного сервиса можно по­лучить за счет:

повышения ресурса автомобиля благодаря увеличе­
нию износостойкости соединения в дальнейшей эксплуа­
тации;

экономии топлива, смазочных материалов и техно­
логических сред из-за снижения потерь на трение, умень­
шения нагрузочного и температурного режимов в тру­
щихся соединениях;

минимизации расходов на ремонт и техническое об­
служивание отдельных агрегатов и техники в целом;

сокращения потерь от уменьшения времени про­
стоя и т. д Опыт эксплуатации автомобильной техники в реаль­ных условиях автотранспортных предприятий, а также отзывы многих частных автолюбителей указывают, что применение специализированных присадок и добавок значительно снижает общие затраты на поддержание тех­ники в работоспособном состоянии.

Надеюсь, данная книга была достаточно интересной и станет полезной при эксплуатации вашей техники.

Счастливого пути!

 

 

o

o

o

O СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Балабанов В. И. Безразборное восстановление трущихся
соединений автомобиля. Методы и средства. — М.: Астрель.
2002. - 64 с.

Балабанов В. И. Автослесарь во флаконе. — М.: Астрель.
2006. - 96 с.

Кузнецов А. В. Топливо и смазочные материалы. — М.:
КолосС, 2007. - 199 с.

Основы прикладной нанотехнологии / Под ред. В. И. Ба­
лабанова — М.:, МагистрПресс, 2007. — 208 с.

Погодаев Л. И., Дудко П. 77., Кузьмин В. Н. Повышение ]
надежности трибосопряжений. — СПб.: АТРФ. — 2001. — 304 с.

Синельников А. Ф., Балабанов В. И. Автомобильные топ-|
лива, масла и эксплуатационные жидкости. Краткий справоч­
ник. - М.: За рулем. 2007 - 178 с.

Синельников А. Ф., Синельников Р. А. Автохимия. Краткий
справочник. — М.: За рулем. 2003. — 152 с.

Справочник по триботехнике / Под ред. М. Хебды, А. В. Чи-1
чинадзе. Т. 1. Теоретические основы. — М.: Машиностроение,
1989. - 400 с.

Шабанов А. И. Очерки современной автохимии. Мифы или
реальность? — СПб.: Иван Федоров, 2004. — 216 с.