Akun elektrolyytin tiheys

2024 Kirjoittaja: Trinity Chesterton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-16 14:57

Auton akku, joka tunnetaan nimellä akku, vastaa auton käynnistys-, valaistus- ja sytytysjärjestelmistä. Tyypillisesti auton akut ovat lyijyakkuja, jotka koostuvat galvaanisista kennoista, jotka tarjoavat 12 voltin järjestelmän. Jokainen kenno tuottaa 2,1 volttia täyteen ladattuna. Elektrolyyttitiheys on happovesiliuoksen kontrolloitu ominaisuus, joka varmistaa akkujen normaalin toiminnan.

Lyijyakun koostumus

Lyijyakkuelektrolyytti on rikkihapon ja tislatun veden liuos. Puhtaan rikkihapon ominaispaino on noin 1,84 g/cm³, ja tätä puhdasta happoa laimennetaan tislatulla vedellä, kunnes liuoksen ominaispaino on 1,2-1,23 g/cm 3^.

Vaikka joissakin tapauksissa akun elektrolyytin tiheyttä suositellaan akun tyypin, vuodenajan ja ilmasto-olosuhteiden mukaan. Täyteen ladatun akun ominaispaino Venäjän teollisuusstandardin mukaan on 1,25-1,27 g / cm³ kesällä ja ankarilla talvilla - 1,27-1, 29 g/cm^3.

Elektrolyytin ominaispaino

Yksi akun pääparametreista on elektrolyytin ominaispaino. Se on liuoksen (rikkihapon) painon suhde samaan tilavuuteen vettä tietyssä lämpötilassa. Yleensä mitataan hydrometrillä. Elektrolyytin tiheyttä käytetään kennon tai akun varaustilan indikaattorina, mutta se ei voi luonnehtia akun kapasiteettia. Purkamisen aikana ominaispaino pienenee lineaarisesti.

Tämä huomioon ottaen on tarpeen selventää sallitun tiheyden kokoa. Akun elektrolyyttipitoisuus ei saa ylittää 1,44 g/cm³. Tiheys voi olla 1,07 - 1,3 g/cm^{3. Seoksen lämpötila on tällöin noin +15 C.}

Kohonneen tiheyden omaavalle elektrolyytille puhtaassa muodossaan on ominaista tämän indikaattorin melko korkea arvo. Sen tiheys on 1,6 g/cm3.

Lataustaso

Täyteen ladattuna, vakaassa tilassa ja alipurkauksessa, elektrolyytin ominaispainon mittaus antaa karkean kuvan kennon varaustilasta. Ominaispaino=avoimen piirin jännite - 0,845.

Esimerkki: 2,13 V - 0,845=1,285 g/cm3.

Ominaispaino pienenee, kun akku puretaan tasolle, joka on lähellä puhtaan veden tasoa, ja kasvaa latauksen aikana. Akku katsotaan täyteen ladatuksi, kun elektrolyytin tiheys akussa saavuttaa suurimman mahdollisen arvon. Erityinenpaino riippuu lämpötilasta ja kennon elektrolyytin määrästä. Kun elektrolyytti on lähellä alamerkkiä, ominaispaino on suurempi kuin nimellispaino, se putoaa ja kennoon lisätään vettä nostaakseen elektrolyytin vaaditulle tasolle.

Elektrolyytin tilavuus laajenee lämpötilan noustessa ja supistuu lämpötilan laskiessa, mikä vaikuttaa tiheyteen tai ominaispainoon. Kun elektrolyyttitilavuus laajenee, lukema pienenee ja päinvastoin ominaispaino kasvaa alhaisemmissa lämpötiloissa.

Ennen kuin nostat akun elektrolyytin tiheyttä, sinun on suoritettava mittaukset ja laskelmat. Akun ominaispaino määräytyy sen sovelluksen mukaan, jossa sitä käytetään, ottaen huomioon käyttölämpötilan ja akun käyttöiän.

% rikkihappoa	% vettä	Ominaispaino (20°C)
37, 52	62, 48	1, 285
48	52	1, 380
50	50	1, 400
60	40	+1, 500
68, 74	31, 26	1, 600
70	30	1, 616
77, 67	22, 33	1, 705
93	7	1, 835

Kemiallinen reaktio akuissa

Heti kun kuorma on kytketty akun napojen yli, purkausvirta alkaa virrata kuorman läpi ja akku alkaa purkautua. Purkamisprosessin aikana elektrolyyttiliuoksen happamuus laskee ja johtaa sulfaattikerrostumien muodostumiseen sekä positiivisille että negatiivisille levyille. Tässä purkausprosessissa veden määrä elektrolyyttiliuoksessa kasvaa, mikä pienentää sen ominaispainoa.

Akkukennot voidaan purkaa tiettyyn vähimmäisjännitteeseen ja ominaispainoon. Täyteen ladatun lyijyakun jännite ja ominaispaino on 2,2 V ja ominaispaino 1,250 g/cm³, ja tämä kenno voidaan normaalisti purkaa, kunnes vastaavat arvot eivät saavuta 1,8 V ja 1,1 g/cm^3.

Elektrolyyttikoostumus

Elektrolyytti sisältää rikkihapon ja tislatun veden seosta. Tiedot eivät ole tarkkoja mitattaessa, jos kuljettaja on juuri lisännyt vettä. Sinun on odotettava hetki, jotta makealla vedellä on aikaa sekoittua olemassa olevan liuoksen kanssa. Ennen kuin nostat elektrolyytin tiheyttä, sinun on muistettava: mitä suurempi rikkihapon pitoisuus, sitä tiheämmäksi elektrolyytti tulee. Mitä suurempi tiheys, sitä korkeampi lataustaso.

Tislattu vesi on elektrolyyttiliuoksen paras valinta. Tämä minimoi mahdollisenepäpuhtaudet liuoksessa. Jotkut epäpuhtaudet voivat reagoida elektrolyytti-ionien kanssa. Jos esimerkiksi sekoitat liuoksen NaCl-suolojen kanssa, muodostuu sakka, joka muuttaa liuoksen laatua.

Lämpötilan vaikutus kapasitanssiin

Mikä on elektrolyytin tiheys - tämä riippuu akkujen sisällä olevasta lämpötilasta. Tiettyjen akkujen käyttöohjeessa määritellään, mikä korjaus tulee tehdä. Esimerkiksi Surrette/Rolls-oppaassa lämpötilojen välillä -17,8 - -54,4^oC alle 21^{oC, vähennä 0,04 jokaista 6:ta kohden. astetta.}

Monissa inverttereissä tai latausohjaimissa on akun lämpötila-anturi, joka kiinnitetään akkuun. Niissä on yleensä LCD-näyttö. Infrapunalämpömittarin osoittaminen antaa myös tarvittavat tiedot.

Tiheysmittari

Elektrolyyttitiheyshydrometriä käytetään mittaamaan kunkin kennon elektrolyyttiliuoksen ominaispaino. Happoakku on ladattu täyteen ominaispainolla 1,255 g/cm³ lämpötilassa 26^oC. Ominaispaino on nesteen mitta, jota verrataan emäkseen. Tämä on vettä, jonka perusluku on 1 000 g/cm^3.

Rikkihapon pitoisuus vedessä uudessa akussa on 1,280 g/cm³, mikä tarkoittaa, että elektrolyytin paino on 1,280 g/cm^{3 kertaa saman vesimäärän paino. Täyteen ladattua akkua testataan klo1,280 g/cm}3^{, tyhjennettynä lasketaan alkaen 1,100 g/cm}3^.

Hydrometrin testausmenettely

Hydrometrin lukemalämpötila on säädettävä 27oC lämpötilaan, erityisesti mitä tulee elektrolyyttitiheyteen talvella. Korkealaatuisissa hydrometreissä on sisäinen lämpömittari, joka mittaa elektrolyytin lämpötilan ja sisältää muunnosasteikon kelluntalukemien korjaamiseksi. On tärkeää huomata, että lämpötila eroaa merkittävästi ympäristöstä, jos ajoneuvoa ajetaan. Mittausjärjestys:

1. Kaada elektrolyyttiä hydrometriin kumipallolla useita kertoja, jotta lämpömittari voi säätää elektrolyytin lämpötilaa ja ottaa lukemia.
2. Tutki elektrolyytin väriä. Ruskea tai harmaa värimuutos osoittaa akussa olevaa ongelmaa ja on merkki siitä, että akun käyttöikä lähenee loppuaan.
3. Ohjaa vähimmäismäärä elektrolyyttiä hydrometriin niin, että uimuri kelluu vapaasti koskettamatta mittasylinterin ylä- tai alaosaa.
4. Pidä hydrometriä pystyasennossa silmien korkeudella ja kiinnitä huomiota lukemaan, jossa elektrolyytti vastaa kellukkeen asteikkoja.
5. Lisää tai vähennä 0,004 yksikköä lukemista varten joka 6^oC, kun elektrolyytin lämpötila on yli tai alle 27^oC.
6. Säädä lukemaa esimerkiksi jos ominaispaino on 1,250 g/cm³ ja elektrolyytin lämpötila on32^oC, arvo 1,250 g/cm³ antaa korjatuksi arvoksi 1,254 g/cm^{3. Vastaavasti, jos lämpötila oli 21}o^{C, vähennä 1,246 g/cm}3^{. Neljä pistettä (0,004) 1,250 g/cm}3^.
7. Testaa jokainen kenno ja huomaa lukema korjattuna arvoon 27oC ennen elektrolyytitiheyden tarkistamista.

Esimerkkejä latauksen mittauksesta

Esimerkki 1:

1. Hydrometri lukee 1,333 g/cm3.
2. Lämpötila on 17 astetta, 10 astetta alle suosituksen.
3. Vähennä 0,007 arvosta 1,333 g/cm3.
4. Tulos on 1,263 g/cm3, joten lataustila on noin 100 prosenttia.

Esimerkki 2:

1. Tiheystiedot - 1,178 g/cm3.
2. Elektrolyytin lämpötila on 43 astetta C, mikä on 16 astetta normaalia korkeampi.
3. Lisää 0,016 arvoon 1,178 g/cm3.
4. Tulos on 1,194g/cm3, 50 prosenttia latauksella.

LASKUN TILA	ERITYINEN PAINO g/cm3
100%	1, 265
75%	1, 225
50%	1, 190
25%	1, 155
0%	1, 120

Elektrolyyttitiheystaulukko

Seuraava lämpötilan korjaustaulukkoon yksi tapa selittää elektrolyytin tiheysarvojen äkilliset muutokset eri lämpötiloissa.

Jotta voit käyttää tätä taulukkoa, sinun on tiedettävä elektrolyytin lämpötila. Jos mittaus ei jostain syystä ole mahdollista, on parempi käyttää ympäristön lämpötilaa.

Elektrolyytin tiheystaulukko näkyy alla. Nämä tiedot perustuvat lämpötilaan:

%	100	75	50	25	0
-18	1, 297	1, 257	1, 222	1, 187	1, 152
-12	1, 293	1, 253	1, 218	1, 183	1, 148
-6	1, 289	1, 249	1, 214	1, 179	1, 144
-1	1, 285	1, 245	1, 21	1, 175	1, 14
4	1, 281	1, 241	1, 206	1, 171	1, 136
10	1, 277	1, 237	1, 202	1, 167	1, 132
16	1, 273	1, 233	1, 198	1, 163	1, 128
22	1, 269	1, 229	1, 194	1, 159	1, 124
27	1, 265	1, 225	1, 19	1, 155	1, 12
32	1, 261	1, 221	1, 186	1, 151	1, 116
38	1, 257	1, 217	1, 182	1, 147	1, 112
43	1, 253	1, 213	1, 178	1, 143	1, 108
49	1, 249	1, 209	1, 174	1, 139	1, 104
54	1, 245	1, 205	1, 17	1, 135	1, 1

Kuten tästä taulukosta näkyy, akun elektrolyytin tiheys talvella on paljon korkeampi kuin lämpimänä vuodenaikana.

Akun huolto

Nämä akut sisältävät rikkihappoa. Niitä käsiteltäessä tulee aina käyttää suojalaseja ja kumihanskoja.

Jos kennot ovat ylikuormitettuja, lyijysulfaatin fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat vähitellen ja ne tuhoutuvat, mikä häiritsee latausprosessia. Siksi elektrolyytin tiheys pienenee kemiallisen reaktion hitauden vuoksi.

Rikkihapon laadun on oltava korkea. Muuten akku voi nopeasti muuttua käyttökelvottomaksi. Alhaiset elektrolyyttitasot auttavat kuivaamaan laitteen sisälevyjä, mikä tekee akun palauttamisen mahdottomaksi.

Sulfoituneet paristot on helppo tunnistaa katsomalla levyjen muuttunutta väriä. Sulfatoidun levyn väri vaalenee ja sen pinta muuttuu keltaiseksi. Tällaiset solut osoittavat tehon laskua. Jos sulfonoituminen jatkuu pitkään, peruuttamatonprosessit.

Tämän tilanteen välttämiseksi on suositeltavaa ladata lyijyakkuja pitkään alhaisella latausvirralla.

Akkukennojen riviliittimien vaurioituminen on aina suuri. Korroosio vaikuttaa pääasiassa kennojen välisiin pulttiliitoksiin. Tämä voidaan helposti välttää varmistamalla, että jokainen pultti on tiivistetty ohuella kerroksella erikoisrasvaa.

Akun latautuessa on suuri mahdollisuus happosuihkeiden ja kaasujen muodostumiseen. Ne voivat saastuttaa akkua ympäröivän ilmakehän. Siksi paristotilan lähellä tarvitaan hyvä ilmanvaihto.

Nämä kaasut ovat räjähdysherkkiä, joten avotulta ei saa päästää tilaan, jossa lyijyakkuja ladataan.

Estä akku räjähtämästä, mikä voi aiheuttaa vakavan vamman tai kuoleman, älä työnnä metallilämpömittaria akkuun. Sinun on käytettävä hydrometriä, jossa on sisäänrakennettu lämpömittari, joka on suunniteltu akkujen testaamiseen.

Virtalähteen käyttöikä

Akun suorituskyky heikkenee ajan myötä riippumatta siitä, käytetäänkö sitä vai ei, se heikkenee myös toistuvien lataus-purkausjaksojen myötä. Käyttöikä on aika, jonka passiivista akkua voidaan säilyttää ennen kuin siitä tulee käyttökelvoton. Yleisesti uskotaan, että tämä on noin 80 % sen alkuperäisestä kapasiteetista.

Akun kestoon vaikuttavat useat tekijät:

1. Syklistä elämää. Aikaakun käyttöikä määräytyy pääasiassa akun käyttöjaksojen mukaan. Tyypillisesti 300-700 sykliä normaalikäytössä.
2. Depth of Discharge (DOD) -tehoste. Suuremmasta suorituskyvystä luopuminen johtaa lyhyempään elinkaareen.
3. Lämpötilan vaikutus. Tämä on tärkeä tekijä akun suorituskyvyssä, kestoiässä, latauksessa ja jännitteen hallinnassa. Korkeammissa lämpötiloissa akussa tapahtuu enemmän kemiallista aktiivisuutta kuin alhaisemmissa lämpötiloissa. Useimmille akuille suositeltu lämpötila-alue on -17 - 35oC.
4. Jännite ja latausnopeus. Kaikki lyijyakut vapauttavat vetyä negatiivisesta levystä ja happea positiivisesta levystä latauksen aikana. Akku pystyy varastoimaan vain tietyn määrän sähköä. Yleensä akku latautuu 90 %:iin 60 % ajasta. Ja 10 % jäljellä olevasta akusta on ladattu noin 40 % kokonaisajasta.

Hyvä akun kesto on 500-1200 sykliä. Varsinainen ikääntymisprosessi johtaa kapasitanssin asteittaiseen laskuun. Kun kenno saavuttaa tietyn käyttöiän, se ei yhtäkkiä lakkaa toimimasta, tämä prosessi pitenee ajan myötä, sitä on seurattava, jotta voidaan valmistautua ajoissa pariston vaihtoon.