Електроліт для свинцевих акумуляторів - Акумуляторні батареї
4. Електроліт та його приготування
4.1.Електроліт для свинцевих акумуляторів
Електроліт для свинцевих акумуляторів служить розчин сірчаної кислоти. Сірчана кислота є однією з найважливіших хімічних сполук через велику різноманітність її застосування. У продажу вона зустрічається під різними назвами залежно від її міцності та чистоти. Камерна кислота є водний розчин, що містить від 62 до 70% сірчаної кислоти, в баштовій кислоті відсоток кислоти коливається від 75 до 82, в купоросному маслі від 93 до 97%. Моногідрат містить 100% кислоти. Максимальна міцність, яка може бути отримана випаровуванням, 98,5%. Димна кислота містить сірчаний ангідрид, розчинений у концентрованій сірчаній кислоті. Для акумуляторів найважливіше значення має хімічна чистота розчинів купоросної олії. Однак, враховуючи, що терміном «купоросна олія» іноді позначають більш забруднені або технічні сорти кислоти, включаючи коричнева купоросна олія, більш правильно користуватися терміном «сірчана кислота», розуміючи під цим хімічно чисту кислоту. Концентрована сірчана кислота – прозора рідина без кольору та запаху, що має консистенцію легкої олії. Питома вага дорівнює 1б84 за 15°С. Вміст у ній чистої кислоти близько 95%. Вона піддається змішуванню з водою у всіх пропорціях. При змішуванні кислоти з водою розвивається багато тепла. Концентрована кислота вирує при 338°С.Скорочення об'єму розчину. Якщо один об'єм сірчаної кислоти змішується з одним об'ємом води, то об'єм отриманого розчину (після охолодження його до початкової температури) не буде дорівнювати сумі двох початкових об'ємів, а буде дещо меншим. Теж спостерігається і будь-якої іншої пропорції суміші води з кислотою. Сумапочаткових об'ємів води та кислоти більше, ніж об'єм розчину.Питомий опір. Опір проходженню електричного струму через електроліт змінюється з концентрацією та температурою. Питомим опором, що є властивістю самої речовини, називається опір зразка довжиною 1 см з поперечним перерізом 1 см 2 : , де R-опір; ρ-питомий опір; l-довжина; s - поперечний переріз. Залежність цю можна написати інакше: . Питомі опори електролітів, що застосовуються в акумуляторах, знаходяться в межах мінімальних питомих опорів розчинів сірчаної кислоти. Відомо, що розчини, що містять приблизно 30% сірчаної кислоти (питома вага 1223 при 15°С), мають найменший опір. Але нещодавно стало відомо, що за рахунок зміни співвідношень кількості кислоти і води в розчині можна отримати мінімальні опори і при інших температурах. Наприклад, при 30°С найменший розчин опору містить 31,5% сірчаної кислоти, а при -25°С26,5%. Питома опір розчинів сірчаної кислоти швидко зростає при пониженнях температури, особливо коли температура нижче нуля. Питомий опір електроліту - один із найважливіших факторів, що визначають опір акумулятора. Якщо внутрішній опір акумулятора не дуже мало, значна частина корисної енергії втрачається всередині самого акумулятора. Температура замерзання електроліту змінюється з його концентрацією або, інакше кажучи, змінюється в залежності від стану заряду батареї. Питома вага розчину - відношення ваги розчину до ваги такого ж обсягу чистої води за певної температури. Питома вага електроліту переносних батарей вище, ніж стаціонарних, але вибір його визначається не тільки обсягом та вагою.Велику роль у визначенні правильної концентрації кислоти відіграють хімічні реакції, температура та характер служби батареї. Основна вимога полягає в тому, щоб концентрація була достатньою для забезпечення необхідної кількості кислоти в даному просторі всередині елемента для того, щоб можна було отримати необхідну ємність. Вимоги, що висуваються до переносних елементів щодо обсягу їх і ваги, не допускають великих кількостей електроліту. У стаціонарних елементах об'єм та вага не мають такого великого значення. Хімічні реакції, що відбуваються в елементі протягом того періоду, поки він стоїть без роботи, визначають межу підвищення концентрації кислоти. Місцеві реакції швидко зростають із посиленням концентрації кислоти. Особливо це стосується негативної пластини. Іншою хімічною реакцією, що виникає в елементі, є дія електроліту на сепаратори, що виготовляються з дерева. Занадто міцна кислота руйнує ці сепаратори. Дія на сепаратори кислоти частки 1,300 набагато більше, ніж кислоти частки 1,250 і нижче. Робота батарей, що заряджаються і розряджаються через часті проміжки часу, як, наприклад, пускових і освітлювальних або тягових, не серйозно страждає від легких хімічних впливів, що ведуть до утворення сульфату свинцю. Щодо батарей, що заряджаються менш часто, то вони повинні бути вільні від місцевих дій, наскільки це можливо. Хімічні реакції, що відбуваються всередині елемента, практично обмежують вищу межу концентрації питомою вагою 1300, і є тенденції використовувати ще менші концентрації. Температури, при яких батареї працюють в експлуатації, мають велике значення для вибору частки. Батареї, що працюють за низьких температур, як, наприклад,автомобільні батареї в холодних кліматах або батареї літаків вимагають більш високих щільностей кислоти для того, щоб вони могли працювати без замерзання електроліту. З іншого боку, батареї, що працюють у жарких кліматах або на суднах, що проходять через тропіки, потребують більш низької питомої ваги через те, що при високих температурах хімічна активність збільшується. Концентрації кислоти для різних типів батарей при повному заряді повинні бути приблизно такі: Стаціонарні батареї. Від 1,200 до 1,225 Тягові батареї. ″ 1,260 ″ 1,280 Пускові та освітлювальні батареї. ″ 1,260 ″ 1,300 Те ж у тропіках ……………………. ″ 1,200 ″ 1,230 Авіаційні батареї. ″ 1,265 ″ 1,285 Освітлювальні батареї у поїздах. ″ 1,210 ″ 1,230 Переносні батареї для залізничної сигналізації. . 1,220 Контрелементи. ″ 1,210 ″ 1,250