Почему при зарядке аккумулятора на машине кипит электролит

Автомобильные


Аккумуляторная батарея – один из важнейших атрибутов любого автомобиля, и от правильной эксплуатации будет зависеть ее долговечность и «боеготовность» самой машины. В этой статье мы выясним, почему аккумулятор кипит при зарядке и можно ли этого избежать.

Устройство аккумулятора

Аккумулятор представляет собой набор пластин, разделенных диэлектрическими прокладками – сепараторами. Пластины имеют вид свинцовых решеток, в окна которых запрессован металлический свинец (катодные пластины) и диоксид свинца (анодные пластины). Пакет пластин и сепараторов погружен в электролит – водный раствор серной кислоты.

Конструкция
Конструкция свинцово-кислотного аккумулятора 

На рисунке цифрами обозначены:

  • 1 – блок положительных электродов;
  • 2 – полиэтиленовый сепаратор;
  • 3 – блок отрицательных электродов.

Один такой аккумулятор представляет собой емкость из кислотостойкого материала – банку. Сверху банка оснащается небольшой крышкой (пробкой) с дренажным отверстием. Она нужна для обслуживания аккумулятора и сброса газов, выделяющихся на пластинах во время работы аккумулятора.

аккумулятор с электролитом
Свинцово-кислотный аккумулятор с жидким электролитом 

Каждый такой аккумулятор развивает ЭДС в 2 В. Для повышения выходного напряжения аккумуляторы соединяют в батареи, включая их последовательно. К примеру, 12-вольтовая автомобильная батарея представляет собой моноблок, состоящий из шести аккумуляторов. Нередко аккумуляторные батареи называют просто аккумуляторами. Это устоявшееся название, хотя и не совсем верное.

аккумуляторная батарея
Обслуживаемая кислотно-свинцовая аккумуляторная батарея

Важно. Существуют необслуживаемые аккумуляторы, не имеющие пробок. В этих батареях выделяющиеся при их работе газы рекомбинируют в воду в специальных каналах крышки, а их избыток сбрасывается специальными клапанами. Такая конструкция считается условно герметичной, но, конечно, не является герметичной полностью.

аккумулятор без пробок
Необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор не имеет отвинчивающихся пробок

Как происходит процесс зарядки

Что происходит в аккумуляторе в процессе его зарядки и разрядки?

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции:

формулы
Электрохимические реакции в свинцово-кислотном аккумуляторе (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде) 

Должен ли кипеть аккумулятор при зарядке? Исходя из вышеприведенных формул ни при зарядке, ни при разрядке никаких газов не выделяется, а значит, в нормальном режиме аккумулятор не кипит. Это относится также к зарядке от автомобильного генератора при езде и от сетевого зарядного устройства. Если кипение все же происходит, то это верный признак проблемы с батареей или режимом ее эксплуатации (см. раздел «Почему закипает аккумулятор»).

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Важно. Выражение «кипит» не стоит понимать буквально, поскольку такое «кипение» не имеет ничего общего с температурным. Когда говорят «аккумулятор кипит», подразумевают интенсивное выделение газов, бурление, внешне напоминающее обычное температурное кипение жидкости. При этом, как правило, температура электролита не поднимается до высоких значений, хотя аккумулятор и греется.

Как определить, что кипит аккумулятор

Как узнать, что при зарядке аккумулятора кипит электролит? Если батарея обслуживаемая, то достаточно вывернуть пробки и заглянуть вовнутрь банки. При кипении очень хорошо видно выделение пузырьков газа. Этот метод удобен во время стационарной зарядки – пробки на этот срок можно (и даже нужно) вывернуть и заглядывать в банку время от времени.

Но для контроля состояния батареи во время езды этот метод не очень удобен – не останавливаться же каждые 10 минут, чтобы заглянуть под капот. Единственное, это можно сделать сразу после поездки. А во время поездки выручают косвенные признаки. Они хороши еще и тем, что не исчезают даже после окончания кипения. Основные из них:

  1. Появление белого налета вокруг пробки (пробок), вызванное парами серной кислоты, которые увлекаются выходящими газами.
  2. Появление мокрого пятна или даже лужицы вокруг пробки (пробок). Здесь пузырьками газа увлекаются уже не пары, а сам электролит.
  3. Белый инееподобный налет на клеммах батареи. Вызван теми же парами кислоты, собирающимися в подкапотном пространстве и вызывающими коррозию свинцовых клемм.
накить на акуме
Судя по всему, владелец этого автомобиля годами не интересовался состоянием батареи 

Коррозии могут подвергаться и другие оголенные металлические элементы кузова, находящиеся вблизи батареи. К примеру, фиксирующая батарею планка. Выглядит такая коррозия, как обычная ржавчина.

Сказать, что эта батарея кипит, – ничего не сказать! Шипение и бульканье такой батареи, наверное, можно услышать и из-под капота

С обслуживаемым аккумулятором понятно. Что делать, если батарея необслуживаемая и не имеет пробок? Заглянуть в банку, конечно, не удастся, но все три косвенные «улики», перечисленные для обслуживаемой батареи, вполне справедливы и здесь. Только искать белый налет и мокрые пятна надо не на пробках (их просто нет), а на клапанах сброса избыточных газов.

клапаны сброса
В необслуживаемых батареях с жидким электролитом белый налет нужно искать на клапанах сброса 

Для обнаружения кипения при зарядке в стационарных условиях можно воспользоваться еще одним способом. Взять воздушный шарик и прижать его горловину к клапану. Если банка кипит, то шарик начнет увеличиваться в объеме.

Почему закипает аккумулятор

Почему он вообще кипит? Такой эффект может быть вызван целым рядом причин:

  1. Перезарядка. В процессе зарядки, как мы выяснили, происходит восстановление свинца из его сульфата. В конце заряда, когда количество сульфата свинца на электродах снижается ниже некоторого критического значения, начинает преобладать процесс электролиза воды. Газообразные водород и кислород выделяются из электролита в виде пузырьков — происходит так называемое «кипение».
  2. Чрезмерный зарядный ток. Если зарядный ток слишком велик, то батарея просто не успевает потратить большое количество энергии на зарядку. Излишки же энергии запускают процесс электролиза воды.
  3. Сульфатация. При длительной или неправильной эксплуатации батареи (в основном из-за глубокого разряда или систематического недозаряда) ее пластины покрываются чрезмерным слоем сульфата свинца. Это не только существенно снижает емкость аккумулятора, но и затрудняет протекание химических реакций. В результате получаемая при заряде энергия не успевает полностью расходоваться на восстановление свинца и начинается электролиз воды с выделением водорода и кислорода.
  4. Износ. Эта проблема возникает после длительной эксплуатации батареи и чаще всего начинается с кипения одной банки. Причина та же – неисправная банка не успевает потратить энергию на зарядку, и начинается электролиз.
  5. Низкий уровень электролита. Если пластины в той или иной банке частично оголены, то площадь соприкосновения их с электролитом становится меньше, а плотность зарядного тока – выше. Что вызывает чрезмерный ток, мы разобрали во втором пункте.

Чем это грозит

Чем чревато «закипание» аккумулятора? Прежде всего увеличивается износ и сильно сокращается ресурс работы батареи. Далее, при электролизе происходит безвозвратный расход воды (говорят, что вода “выкипает”). Если в обслуживаемом аккуме это некритично (воду можно просто вовремя долить), то с необслуживаемым это становится серьезной проблемой.

Кипение аккумулятора – это не только неудобство, но и серьезная опасность. При электролизе воды образуется смесь водорода с кислородом в идеальной для взрыва пропорции 2:1. Достаточно малейшей искры при кипении батареи в закрытом пространстве (включая подкапотное), чтобы произошел взрыв. Именно поэтому все аккумуляторные помещения оснащаются системой принудительной вентиляции.

Взрыв газов
Результат взрыва газов в подкапотном пространстве

Полезно. Многие решают вопрос с доливкой необслуживаемой батареи, просто просверлив в крышке отверстия, которые после доливки воды снова герметизируются (см. статью «Какие бывают тяговые аккумуляторы для лодочного мотора и какой выбрать»).

Что нужно делать и как избежать

Прежде чем принимать те или иные меры, необходимо выяснить, почему закипел аккумулятор. Если зарядный ток нормальный (измеряем амперметром, включенным последовательно с заряжаемой батареей), то причиной может быть износ, сульфатация пластин или низкий уровень электролита.

В случае если батарея обслуживаемая, последнюю проблему легко устранить, долив в банки дистиллированной воды (не электролита и тем более не кислоты!).

Аккум выработал свой ресурс? Его, конечно, придется заменить на новый.

Если произошла сульфатация, то можно попытаться батарею реанимировать, проведя десульфатацию специальным зарядно-разрядным устройством. Но нужно иметь в виду, что даже удачно десульфатированный аккумулятор будет уже не тот – у него уменьшатся емкость и ресурс.

Перезарядка. Чтобы ее избежать, необходимо контролировать степень зарядки по напряжению на заряжаемой батарее. Как только оно достигнет значения 13.8 ± 0.15 В, зарядку нужно прекратить. Что касается перезарядки во время езды и закипания аккумулятора прямо на машине, она может произойти при неисправности реле-регулятора. В этом случае напряжение в бортовой сети слишком велико, а при увеличении напряжения увеличивается и ток зарядки, вызывая закипание электролита.

Именно по этой причине для стационарной зарядки рекомендуется пользоваться автоматическими зарядными устройствами, которые в начале процесса стабилизируют ток, а в конце – напряжение.

зарядное устройство
Это цифровое зарядное устройство автоматически снижает ток в процессе зарядки и отключается, как только батарея становится полностью заряжена 

Большой зарядный ток. Для большинства свинцовых аккумуляторов этот ток написан на корпусе. Максимальная величина зарядного тока составляет от 0.1 до 0.3 емкости аккумулятора. Например, если емкость аккумулятора равна 100 А/час, то ток заряда такого свинцового аккумулятора не может превышать 20 А или 30 А (это решает производитель).

Если рекомендуемый зарядный ток не указан, то необходимо следовать золотому правилу: 10 процентов от емкости. Перед окончанием зарядки батарея может закипеть даже при номинальном токе – это нормально. В этом случае его нужно просто уменьшить и контролировать напряжение, чтобы избежать перезарядки.

Если же батарея начинает кипеть во время зарядки сразу после подключения, то необходимо немедленно уменьшить ток и задуматься о покупке нового аккумулятора или проведения десульфатации. К сожалению, кипение старой или засульфатированной батареи во время езды при нормальном напряжении в бортовой сети (14.2-14.5 В) устранить, увы, не удастся. Тут вариант один – выяснение причин кипения и, возможно, покупка нового аккумулятора.

Напряжение зарядки
Напряжение зарядки от генератора в норме (двигатель запущен) 

Вот мы и выяснили, из-за чего может кипеть автомобильный аккумулятор. А зная причины, мы можем успешно бороться с этим явлением.


Сейчас читают:
Акумы.ру
Добавить комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 МБ. Вы можете загрузить: изображение, аудио, видео, документ, таблица, интерактив, текст, архив, код, другое. Ссылки на YouTube, Facebook, Twitter и другие сервисы, вставленные в текст комментария, будут автоматически встроены.

Adblock
detector