Десульфатация аккумулятора в домашних условиях

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гришаев Д.С. 1

---

1МБОУ "Солнечная СОШ №1"

Дмитрук М.В. 1

---

1МБОУ "Солнечная СОШ №1"

Работа в формате PDF

1.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Аккумулятор или сокращённо (АКБ), очень важная деталь в любом автомобиле, отвечает за всё электрооборудование в машине. Главная задача батареи обеспечить запуск силового агрегата. Когда двигатель запущен, вся бортовая сеть запитывается от генератора. В последнее время, с насыщением автомобилей различными электроприборами, мультимедийными центрами или климатическими системами, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией.

От того как будешь эксплуатировать автомобиль, зависит срок службы аккумулятора. Из-за многих факторов может возникнуть неполадки в работе аккумулятора . В частности явление сульфатации аккумулятора. Поэтому, чем раньше выявить это явление, тем быстрее можно предотвратить дальнейшее образование кристаллов на свинцовых пластинах. Необходимо кроме периодической зарядки аккумулятора, проводить десульфатацию. Десульфатация аккумулятора – это удаление солей серной кислоты с пластина аккумулятора. В наш стремительный век высоких технологий необходимо ездить на автомобиле, знать, как эксплуатировать его грамотно, а также можно научиться самому разбираться в работе различных систем автомобиля, в частности. как работает аккумулятор. [1]Актуальность темы – это знать, понимать и использовать методы десульфатации А также использовать методы десульфатации для продления срока службы этого прибора.

Гипотеза: Десульфатация аккумулятора инструментальным методом- это не сложный процесс, который может провести в домашних условиях любой автолюбитель.

Цель работы: Провести десульфатацию свинцово-кислотного аккумулятора инструментальным методом, используя зарядное устройство , ареометр, тестр, электрическую лампу- нагрузку. Поставленная цель наметила следующие задачи:

Изучить устройство аккумулятора.

Изучить сульфатацию аккумулятора.

Подобрать необходимые приборы , материалы и провести десульфатацию аккумулятора в домашних условиях.

Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Объект исследования – процесс десульфатации аккумулятора.

Предмет исследования – свинцово-кислотный аккумулятор.

Практическая значимость: продлить рабочее состояние аккумулятора инструментальным методом десульфатации.

Новизна исследования: Эту инновационную идею, десульфатацию аккумулятора инструментальным методом можно провести в домашних условиях, в квартире. Это безопасный метод. Это может сделать каждый автолюбитель, который хочет сэкономить деньги, время, а также не нужно утилизировать этот аккумулятор, а продлить ему срок службы.

Методы исследования: поиск информации, прямых и косвенных измерений, сравнений, обобщение и систематизация материала, построение таблицы, фото.

Основная часть

Изобретателем АКБ считается французский физик Гастон Планте, которые изобрёл его в 1860 году. Ну а современный вид батареи приобрели в 1878 году, после того как его усовершенствовал французский инженер-химик Камилл Фор. [2]

С этого времени батареи не менялись, все изменения были только косметическими, касающиеся их внешнего вида и качества изготовления элементов конструкции.

Данные аккумуляторы называются свинцово-кислотными, и в названии заключается описание принципа действия этих устройств.

Приложение 1. Устройство аккумулятора. Принцип работы аккумулятора.

Принцип работы аккумулятора основан на электрохимической реакции окисления свинца в растворе серной кислоты и воды. При разрядке батареи на положительной пластине происходит окисление металлического свинца, при этом на отрицательной пластине восстанавливается уже диоксид свинца.Приложение 1.

При зарядке происходит обратный процесс, количество диоксида свинца на отрицательной пластине уменьшается, а на положительной пластине увеличивается количество металла. Так же при разрядке АКБ уменьшается количество серной кислоты в электролите и увеличивается количество воды. При зарядке так же происходит обратный процесс. [3]

Каждый аккумулятор имеет свой срок эксплуатации, который может колебаться от 1…2 до 7…9 лет в зависимости от их типа, производителя, условий эксплуатации и так далее. И под конец этого срока появление сульфатации — достаточно распространенное явление, и если от нее не удалось избавиться, значит, батарею пора утилизировать, то есть, сдать в специально предназначенные для этого пункты. Работа АКБ по накоплению и расходу энергии основана на обратимой электрохимической реакции. При этом должен соблюдаться баланс, все компоненты участвовать в энергообмене.

Сульфатация аккумулятора

Сульфатация - это образование нерастворимого осадка на поверхности пластин аккумулятора в виде твердого налета. Из процесса выводится свинец, кислотный остаток SO₄, снижается концентрация электролита. Оседая на пластинах, осадок повышает сопротивление, мешает передаче заряда. В результате устройство теряет емкость. [4]

П оложительная

пластина разряд вода

P b + PbO + H₂ SO₄ PbSO₄ + H₂O

заряд

отрицательная пластина сульфат свинца

В правой части формулы сульфат свинца, образование которого и называется сульфатацией АКБ. На практике это вещество представляет собой кристаллики бело-серого цвета, которые накапливаются на свинцовых пластинах. Следует подчеркнуть, что образование сульфата свинца, то есть, сульфатация АКБ — это вполне естественный и неизбежный процесс, который происходит во время разряда аккумулятора.

В левой части формулы сульфата свинца нет. Это означает, что при нормальных условиях эксплуатации аккумуляторной батареи он возвращается в электролит во время зарядки. Именно за счёт этого по ходу зарядки АКБ повышается плотность электролита — в нём увеличивается концентрация кислоты, которая плотнее воды.

Как определить сульфатацию аккумулятора

Причины появления белого отложения на пластинах аккумулятора, сульфатации, связаны с нарушением правильной эксплуатации. В период разряда кристаллы PbSO₄ образуются всегда, но они малого размера. При зарядке АКБ они снова ионизируются, токопроводная поверхность очищается. [5]

Причины сульфатации:

Глубокий разряд приводит к укрупнению кристаллов, которые не разрушаются при зарядке.

Низкие температуры приводят к хроническому недозаряду аккумулятора. Холодный электролит теряет скорость химической реакции.

Если поездки короткие, простои длинные – все предпосылки для сульфатации аккумулятора.

Высокая температура летом в подкапотном пространстве ускоряет все процессы, в том числе и образование больших кристаллов сульфата свинца в разряженной батарее.

Хранение недозаряженного кислотного аккумулятора приведет к постепенному росту и уплотнению кристаллов в результате саморазряда. При этом подзарядка не производится, кристаллы не разрушаются.

Низкий уровень электролита в банках, плохое качество электролита.

Добавление концентрированной кислоты для уменьшения сульфатации только увеличит размер забитой поверхности.Приложение 2.

Приложение 2.Сульфатация на пластинах аккумулятора.

Чем раньше определить появление сульфатации на пластинах кислотного аккумулятора, тем легче разрушить осадок, освободить доступ к приемнику заряженных частиц.

Периодически необходимо осматривать банки необслуживаемого аккумулятора – коричневато-белесый налет на пластинах хорошо просматривается через открытую пробку. Явные признаки – зарядка автомобильного аккумулятора происходит в течение часа, банки кипят. После зарядки АКБ не запускает двигатель, быстро разряжается лампой подсветки. На корпусе, вокруг пробок, на клеммах, образуется белый налет, электролит кипит в аккумуляторе. Емкость аккумулятора снижается, это можно установить замерами напряжения на клеммах хх и под нагрузкой.

Пока налет незначительный, его можно снять в домашних условиях. Кристаллы забили пористую поверхность свинца. Извлечь их можно, только разложив на ионы и направив на разные электроды.[6]Приложение 3.

Приложение 3. Фото сульфатации пластин аккумулятора.

Десульфатация аккумулятора –это удаление солей серной кислоты с пластин аккумулятора.

Методы десульфатации:

1.воздействие реверсивными токами или восстановление АКБ импульсными зарядами;

2.десульфатация током малой величины длительное время;

3.химические растворители осадка;

4.механическое удаление накипи на пластинах.

Десульфатация автомобильного аккумулятора инструментально.

Чтобы провести десульфатацию аккумулятора инструментально, проводят с помощью электрических импульсов, разрушающих структуру кристалла. При этом электролит не сливается. Используя специальный зарядник, не потребуется дополнительных действий. Нужно установить и подключить батарею. Подача переменного заряда с установленной периодичностью постепенно очистит пластины. Процесс длительный, но результат отражается на дисплее информацией о восстановленной емкости.

За счет постепенного растворения кристаллов, вызвавших сульфатацию, пластины аккумулятора приобретают пористость. Как результат, удается убрать дополнительное сопротивление, восстановить работоспособность АКБ.

Прежде чем попытаться выполнить десульфатацию, необходимо убедиться, что конкретная аккумуляторная батарея еще подлежит восстановлению, поскольку есть аккумуляторы в таком состоянии, что об их восстановлении речи быть не может, например, если пластины батареи разрушены физически, а ее банки замыкают между собой. В этом случае участь АКБ предрешена и пролегает только через пункт приема изношенных аккумуляторов (утилизация).

Перед выполнением десульфатации АКБ зарядным устройством или другим методом, необходимо проверить, нет ли у аккумуляторной батареи физических повреждений, как внешних, так и внутренних. В частности, не роняли ли батарею, все ли банки целы, не коротят ли они между собой, не имеет корпус повреждений. В этом случае батарею лучше не восстанавливать, поскольку велика вероятность ее аварийной работы. [7]

Практическая часть

На первом этапе сняли аккумулятор с автомобиля, занесли домой, выкрутили крышки, измерили ареометром плотность электролита , она оказалась 1,23 г/см³, (Таблица 1)это значение меньше , чем должно быть , для аккумулятора в условиях севера плотность 1,28 г/см³ . Приложение 4. Измерили параметры аккумулятора с помощью тестера, зарядка аккумулятора была 72 % . Наш аккумулятор машины Мазда , фирмы Exide , напряжение 12 В, емкость 60 Аh, стартовый ток 520 А. Приложение 5.

60 Аh = 60 Ампер в час – это внесистемная единица электрического заряда, означает электроемкость аккумулятора. Один Ампер час представляет собой электрический заряд прошедший через поперечное сечение за 1 час при пропускании тока в 1 Ампер.

Приложение 4. Начальное значение ареометра. Приложение 5. Начальное значение на тестере.

Таблица 1. Значения ареометра для измерения плотности электролита.

Начинаем инструментальный метод десульфатации аккумулятора.

Настраиваем на зарядном устройстве Вымпел силу тока 2,4 А, напряжение 14,8 В. Далее подключам к аккумулятору параллельно электрическую лампу- нагрузку мощностью 5 Вт, напряжение 12 В, сила тока 0,42 А , параллельно подключаем зарядное устройство к аккумулятору и настраиваем на нем периодичность включения методом «Качели» 10 с зарядка, 10 с не подается ток,полный разряд-полный заряд-полный разряд- полный заряд... Заряжаем 12 часов. Приложение 6,7.

После первого цикла замеряем плотность электролита 1,25 г/см³, на границе белого цвета и зеленого , этого еще не достаточно для использования аккумулятора в зимнее время. Оставляем отстаиваться 12 часов аккумулятор.

Приложение 6. 1 этап. Импульс заряда аккумулятора.

Приложение 7. 1 этап. Импульс разряда аккумулятора.

Второй этап.

1.Настраиваем на зарядном устройстве Вымпел силу тока 2,4 А, повышаем напряжение 15,2 В, также периодичность включения 10 с зарядка, 10 с не подается ток, все это проводим 12 часов. После второго цикла замеряем плотность электролита 1,26 г/см³. Оставили на 12 часов отстаиваться электролит.

2. Настроили 3 цикл зарядки и разрядки. Такие же параметры силы тока и напряжения,12 часов. После третьего цикла замеряем плотность электролита 1,27 г/см³. Оставили на 12 часов отстаиваться электролит.

3. Провели 4-7 цикл зарядки и разрядки. Такие же параметры силы тока и напряжения,12 часов. После седьмого цикла замеряем плотность электролита 1,28 г/см³. Приложение 8.

С помощью тестера определяется работоспособность аккумулятора. Прибор зарядился на 100 %, сила тока 529 А, напряжение 12,99 В. Аккумулятор готов к использованию. Приложение 9.

Приложение 8. Конечное значение ареометра. Приложение 9. Конечное значение на тестере.

Профилактика сульфатации

Есть несколько простых правил, следуя которым можно добиться профилактики появления такого вредного явления как сульфатация.

1 правило, основное требование — периодически подзаряжать аккумулятор с помощью зарядного устройства. Особенно это актуально для зимнего периода, когда температура воздуха снижается ниже ноля по Цельсию. Летом можно просто подзаряжать его от генератора, выполняя хотя бы раз в неделю поездки длительностью минимум 30…40 минут.

2 правило — регулярно контролировать уровень электролита в аккумуляторе. Это касается обслуживаемых АКБ. При падении его уровня в него необходимо доливать дистиллированную воду до уровня, когда свинцовые пластины будут полностью покрыты электролитом. Нельзя допускать, чтобы электролит в них выкипел или его уровень упал до критического значения.

Сульфатацию можно предупредить еще на стадии покупки аккумуляторной батареи.

3 правило- необходимо покупать аккумулятор с емкостью, немного большей, чем она необходима для конкретного автомобиля. Особенно это актуально в двух случаях. Первый — для дизельных двигателей. Второй — когда у машины есть много дополнительного электрооборудования, берущего большое количество электроэнергии (например, мощная аудиосистема, дополнительные осветительные приборы и так далее).

4 правило- не нужно эксплуатировать разряженные батареи. А если АКБ долго стоял на хранении, то перед использованием его нужно обязательно зарядить с помощью внешнего зарядного устройства.

5 правило - выбрасывать аккумуляторные батареи всех типов категорически запрещается, поскольку они содержат вредные для экологии вещества! [5]

Заключение

В наш стремительный век высоких технологий необходимо ездить на автомобиле, знать, как эксплуатировать его грамотно, а также можно научиться самому разбираться в работе различных систем автомобиля, в частности. как работает аккумулятор. Процесс выполнения десульфатации несложный, безопасный и с ним может справиться даже начинающий автолюбитель. Он может самостоятельно избавиться от кристаллов сульфата свинца при помощи обыкновенной аккумуляторной зарядки, однако выполняя описанные алгоритмы. Полезно выполнять рекомендации, помогающие не только предотвратить появление сульфатации, но в целом продлить срок службы аккумуляторной батареи. Инструментальный метод десульфатации может сделать каждый автолюбитель, который хочет сэкономить деньги, время, а также не нужно утилизировать аккумулятор, а можно использовать его в работе дальше.

В дальнейшем хотелось продолжить работу по изучению работы с аккумулятором , по профилактике сульфатации, а также использования других методов десульфатации , тем самым продлить жизнь аккумулятора.

Список использованной литературы и источников:

1.Энциклопедия школьника «4000 увлекательных фактов», Москва; «Махаон» 2006 г

2. Большая научная энциклопедия. Москва. Научное издательство.2007 г.

3.Источники тока химические. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения : Ч. 2 : сб. стандартов. — М. : Стандартинформ, 2005.

4. Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М. Аккумуляторные батареи. Краткий справочник // М.: ООО «Книжное издательство „За рулём“». — 2008.

5. Сайт – Электрика своими руками. https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/blokpitaniya/ustrojstvo-akkumulyatora-chto-vnutri-i-kak-rabotaet.html

6.Сайт – Записки юного аккумуляторщика. https://pikabu.ru/story/zapiski_yunogo_akkumulyatorshchikach6_sulfatatsiya_sulfatirovanie_i_desulfatatsiya_6752899

7. Сайт- Ремонт Авто своими руками. https://etlib.ru/blog/999-desulfatatsiya-akkumulyatora https://etlib.ru/blog/999-desulfatatsiya-akkumulyatora