При зарядке свинцового аккумулятора выделяется

Как предотвратить взрыв водорода в тяговом аккумуляторе

У взрыва аккумуляторов обидные причины — спешка, неаккуратность водителей, ошибки в обслуживании. При этом у свинцово-кислотных батарей есть одна особенность, которая повышает риск взрыва — это выделение водорода при зарядке. О тонкостях работы с такими аккумуляторами рассказывает Александр Логинов, генеральный директор компании «Энергоэлемент», которая продает и обслуживает все типы тяговых аккумуляторов.

Водород настолько взрывоопасен, что при концентрации в воздухе более 4% способен сдетонировать без внешнего воздействия, сам по себе. Столько водорода накопится за 2 часа, если мы возьмем пять самых ходовых батарей 48 В 500 А·ч и поставим заряжаться без вентиляции в типовой зарядной комнате. Но на деле такой концентрации не потребуется: достаточно тонкой струйки газа и искры — и аккумулятор рванет.

Почему образуется водород

Выделение водорода в свинцово-кислотных аккумуляторах — естественный процесс. Однако при ошибках в обслуживании этот газ образуется сверх меры. Чтобы разобраться, что это за ошибки, рассмотрим сначала, откуда вообще берется водород в батарее.

Зарядка аккумулятора проходит в три фазы. Первая — основной заряд, вторая — дозаряд и третья — перемешивающий или уравнительный заряд.

В первой фазе батарея принимает ток высокой мощности, а напряжение постепенно растет. Вся энергия поступает в пластины электродов и идет на восстановление свинца.

Вторая фаза начинается, когда напряжение достигло нужного уровня. Далее оно остается постоянным, а ток падает, пока батарея не зарядится до 100%. Сколько бы тока мы ни вливали после этого, пластины уже не смогут его принять.

Излишек тока будет уходить в воду и запустит ее электролиз — вода начнет разлагаться на молекулы кислорода и водорода. Аккумулятор «закипит» и будет выделять огромное количество энергии. Это и есть третья фаза.

Считается, что такого кипения нужно избегать. На деле не совсем так. Непродолжительное кипение аккумулятора необходимо: пузырьки газа поднимаются вверх и перемешивают разные по плотности слои электролита, чтобы выровнять. А вот затягивать кипение нежелательно.

Что усиливает выделение водорода

Зарядка трансформаторными устройствами с профилем WoWa. У зарядных устройств есть коэффициент перезаряда — он показывает, какой излишек энергии идет на третью фазу. Современные высокочастотные устройства подают разный ток в зависимости от фазы, а их коэффициент перезаряда равен 1,03—1,07. В отличие от них трансформаторные зарядные устройства WoWa подают ток постоянной мощности. Коэффициент перезаряда таких устройств составляет 1,2, то есть третья фаза начинается раньше, а водорода выделяется больше.

Зарядка горячей батареи также приводит к раннему началу третьей фазы. Чем выше температура, тем ниже напряжение, при котором начинается электролиз воды. Фактически из-за этого в не успевшей остыть батарее третья фаза начнется одновременно с первой. Батарея критически нагревается — до 90 градусов, это ведет к коррозии электродов и перерасходу воды. Если после заряда открыть крышку для долива воды, капли горячего электролита полетят наружу.

Зарядка аккумулятора без одного из элементов. Зарядное устройство подает ток высокой мощности, пока не получит нужное напряжение. Так как прибор заряжает не отдельные аккумуляторные элементы, а батарею в целом, нужное напряжение равно сумме напряжения всех элементов. Это число записано в профиле зарядного устройства, и прибор не может сделать перерасчет, если какого-то элемента нет. В итоге оставшиеся элементы получают перенапряжение, а избыток энергии идет в электролиз воды.

Работа на старых аккумуляторах более одного разряда в день. На новом аккумуляторе литр воды испаряется за пять-семь циклов работы, а на старых — за один-два. Чем ниже уровень электролита, тем больше внутри элемента пространства для скапливания водорода. Это особенно опасно для техники с высокими аккумуляторами, например, узкопроходных высотных штабелеров.

Как происходит взрыв

В крышках для долива воды в аккумулятор есть отверстия диаметром 2 мм — через них водород выходит их элемента. Это удобнее, чем каждый раз открывать крышку с риском выплеснуть кислоту на корпус.

После зарядки водород еще какое-то время выходит наружу и скапливается в пазухах крышек. Если не дождаться полного выветривания, газ может взорваться. К взрыву приводят искры, сильный нагрев, открытое пламя, а также короткое замыкание — из-за коррозии перемычек, оголенных проводов, трещин в пластиковой обшивке.

Чаще всего изоляция разрушается, когда водители торопятся приступить к погрузке и забывают об аккуратном обращении. Например, тянут силовой кабель не за коннектор, а за провод, из-за чего место соединения оголяется. В спешке забывают поправить провода и придавливают их батареей или сидушкой — пара таких ударов и изоляция лопается.

Мы занимаемся обслуживанием аккумуляторов и не раз сталкивались с последствиями взрыва водорода. Вот некоторые случаи из нашей практики.

Пример 1. У узкопроходных высотных штабелеров и погрузчиков с грузоподъемностью от двух тонн через аккумулятор идет ток мощностью 1000 А·ч. Опасность в том, что он может раскалить всю проводку батареи. К тому же у такой техники высокие аккумуляторы и места для скопления водорода много.

В этом примере у штабелера из-за коррозии перегревалась одна из перемычек батареи. Водитель не выждал паузу и начал работу, когда концентрация водорода под крышкой была максимальной. Перемычка перегрелась и водород сдетонировал. Взорвался один элемент. На поставку нового из Европы ушло четыре недели — все это время батарея простаивала.

Пример 2. К замыканию привело использование неизолированной траверсы для подъема аккумулятора. Когда изоляция изнашивается со временем, возрастает риск попасть деталями траверсы на оголенные элементы «+» и «−» батареи, например, в этом случае — на поврежденные болты.

Пример 3. Когда водители ставят аккумулятор в технику, то в спешке забывают о мерах безопасности. Складская техника массивная, а места для батареи впритык — можно пережать провода.

При установке аккумулятора в электропогрузчик водитель не рассчитал высоту подъема и угол наклона тележки. Провода прижало к корпусу и взорвалось 12 элементов. Куски пластика с кислотой разлетелись вокруг и только случайно не попали в водителя.

Пример 4. Водитель ричтрака не поправил силовой кабель, когда задвигал аккумулятор. Провода попали между ним и бортом ричтрака, и их срезало. Произошло короткое замыкание и 6 элементов взорвались. Ситуацию усугубило то, что батарею почти не обслуживали, уровень электролита был низкий, а места для водорода много.

Пример 5. Во время заряда аккумулятор находился в тягаче и был закрыт сидушкой с герметичной крышкой — инженер забыл ее поднять. Водород накапливался под крышкой, да еще сверх меры, потому что батарею заряжали без одного элемент. Взрыв произошел прямо под водителем, когда он включил зажигание. Парень получил контузию, из ушей пошла кровь. К работе он смог вернуться только через две недели. А аккумулятор стоимостью 11 тысяч евро вышел из строя.

Иногда к взрыву приводит халатность механиков, например, когда начинают чистить клеммы, не отключив батарею от зарядного устройства. Такая забывчивость — все равно что уехать с заправки, не вынув пистолет из бака.

При работе со свинцово-кислотными батареями важно соблюдать требования ГОСТа по утилизации водорода из зарядной комнаты. Как правило, к недостаточной вентиляции приводит плохая вытяжка или одновременная зарядка слишком многих аккумуляторов. Однако вместо того, чтобы устранить нарушения, компании порой предпочитают откупиться от пожарного надзора.

Мы рекомендуем установить в зарядной комнате датчик водорода, следить за состоянием изоляции всех элементов батареи и делать паузу в 15 минут после заряда. Надеемся, наш опыт поможет компаниям предотвратить чрезвычайные ситуации.

Источник

При зарядке свинцового аккумулятора выделяется

29.01.09 | Рубрика: Обслуживание аккумулятора. Просмотры: 103 082

Наверное, не существует такого автолюбителя, которому б не приходилось заряжать автомобильный аккумулятор в своей квартире. Забыл выключить магнитолу и все- аккумулятор сел,- нужно заряжать. Да, можно подзарядить в гараже — если это летом, а если зимой — ну никак не хочется бегать в гараж и следить за процессом зарядки. Вот и тянем в квартиру.

И вот, после зарядки у вас, и у ваших родных что-то разболелась голова. На погоду – посетуете вы. А нет, — скажу я вам – виновником есть не погода, а ваш аккумулятор, а именно те процессы, которые в нем происходят во время зарядки. Именно об этом и пойдет дальше речь.

При подзарядке аккумулятора в воздух помещения выделяется сернистый газ, мышьяковистый водород (арсин), сурмилистый водород (стибин), хлористый водород и другие. Высокая концентрация этих токсических газов в воздухе очень вредна для человека. А именно такая концентрация, превышающая все допустимые нормы, и создается в квартире, если автолюбитель в ней заряжает аккумулятор. В результате у всех членов семьи резко ухудшается самочувствие, нередко появляются кашель, головная боль.

Но токсические вещества оказывают неблагоприятное воздействие не только в те часы, когда происходит зарядка аккумулятора. Они оседают на стенах, мягкой мебели, одежде, -словом, на всем, что есть в квартире, и в течение длительного времени выделяются в воздух помещения. Специалисты называют этот процесс вторичным загрязнением.

К тому же, во время зарядки аккумулятора выделяется к тому же большое количество водорода, который, соединяясь с содержащимся в воздухе кислородом, становятся взрывоопасным. Взрыв может произойти от малейшей искры, зажженной спички, огонька сигареты.

Не меньшую угрозу представляет собой и серная кислота, которую заливают в аккумулятор при его подзарядке. Нередки случаи, когда пролитая на пол кислота самовоспламеняется.

Зарядка аккумулятора в домашних условиях влечет за собой и перегрузку электросети, что может привести к загоранию изоляции электрических проводов.

Вот почему заряжать аккумуляторы можно только в специально приспособленных для этого помещениях.

Источник

Почему при зарядке аккумулятора кипит электролит?

Калькулятор расчета времени зарядки аккумулятора автомобиля

Онлайн расчет время зарядки АКБ. Калькулятор для подсчета, сколько нужно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством

Многим автовладельцам знакомо явление, когда при зарядке аккумулятора кипит электролит. Строго говоря, образование пузырьков газа в растворе кислоты — вовсе не кипение, но обычно его называют именно так. Этот процесс сам по себе не является признаком неисправности АКБ, однако несвоевременное и неравномерное кипение электролита может говорить о неполадках, а чрезмерно интенсивное и длительное газовыделение даже вывести батарею из строя.

О том, что будет, если закипит аккумулятор, что это за процесс, на какие неисправности он указывает и как узнать, что аккумулятор заряжен, по кипению электролита — читайте в нашей статье.

Почему при зарядке кипит электролит?

Для начала разберемся, что происходит при зарядке аккумулятора и из-за чего кипит электролит.

При подаче зарядного тока на электроды образовавшийся ранее при разрядке батареи сульфат свинца (PbSO4) в результате химических реакций восстанавливается до свинца (Pb) и диоксида свинца (PbO2). Одновременно происходит образование серной кислоты, в результате чего растет плотность электролита, заряд и напряжение АКБ. После того как большая часть сульфата превращается в кислоту, диоксид и свинец, а напряжение поляризации превысит определенную отметку, начинается активное выделение водорода и кислорода на электродах.

Почему кипит аккумулятор при зарядке: видео

Именно поднимающиеся на поверхность пузырьки этих газов создают впечатление, что при зарядке вскипает электролит. На самом деле водный раствор соляной кислоты не достигает температуры кипения и в физическом смысле не кипит, газообразование же происходит в результате электролиза воды.

Когда аккумулятор бурлит при зарядке спустя 5—8 часов после подключения зарядного устройства, это говорит о том, что процесс протекает нормально и близится к завершению. Интенсивное образование газов указывает на то, что батарея заряжена на 70—80% и через 2—3 часа ЗУ можно будет отключить.

Если электролит в АКБ начинает кипеть сразу после подключения ЗУ — это признак неисправности батареи. Причины могут быть следующими:

Проверка мультиметром банок аккумулятора на замыкание

• замыкание или разрушение активных пластин в одной или нескольких банках;
• сульфатация пластин — образование на их поверхности нерастворимого сульфата свинца;
• низкий уровень электролита.

Подробнее о симптомах, причинах проблем и способах их решения рассказано в разделе ниже.

“Кипение” электролита характерно в первую очередь для свинцово-кислотных батарей, а должен ли кипеть гелевый аккумулятор? В процессе зарядки гелевой батареи образующиеся в результате химических процессов газы рекомбинируют в воду. К тому же большинство гелевых АКБ являются необслуживаемыми и процесс газообразования визуально наблюдать не получится.

Что делать, если при зарядке аккумулятор закипает

Когда аккумулятор закипает спустя 5 и более часов после начала зарядки, а газообразование идёт равномерно во всех отсеках, достаточно лишь контролировать процесс и своевременно его остановить. Автоматическое зарядное устройство отрегулирует параметры и отключится само. При зарядке в ручном режиме нужно предотвратить чрезмерно интенсивное кипение, уменьшив ток заряда.

Если электролит при зарядке АКБ кипит интенсивно практически сразу или этот процесс наблюдается лишь в отдельных банках — это признак неисправности батареи либо неверного выбранного напряжения или тока заряда. Наиболее распространенные причины и способы устранения нежелательного кипения перечислены в таблице:

Причина интенсивного закипания АКБ	Почему электролит кипит при зарядке	Что делать, если кипит аккумулятор
Перезаряд	Чрезмерно высокое напряжение или сила тока, превышено время зарядки.	Снизить напряжение или ток, либо отключить АКБ от ЗУ, если плотность электролита достигла 1.28 г/см³ и держится на этом уровне несколько часов, а напряжение на клеммах без нагрузки 12,7 В.
Короткое замыкание	Из-за КЗ пластин в одном или нескольких отсеках происходит перезаряд в остальных.	Отключить аккумулятор от ЗУ, найти причину замыкания, устранить её. Для равномерного восстановления заряда во всех отсеках батарею сначала нужно будет разрядить, например, с помощью автомобильной лампы.
Сульфатация и разрушение пластин	Осаждение нерастворимых кристаллов сульфата свинца на пластинах приводит к уменьшению их активной площади. Это, как и разрушение пластин, снижает общую емкость батареи, в результате чего зарядный ток оказывается выше необходимого.	Для десульфатации пластин необходимо осуществлять подзарядку малыми или импульсными токами. Если активные пластины разрушены, поможет лишь замена АКБ.
Низкий уровень электролита	Уровень снижается из-за перехода содержащейся в нём воды в газообразное состояние, в результате быстро растёт концентрация серной кислоты и плотность электролита.	Необходимо долить в банку дистиллированную воду и продолжить зарядку.

Ответы на популярные вопросы

Понимание того, почему при зарядке аккумулятора кипит электролит и как должен проходить этот процесс, позволит выявить неисправности батареи и генератора, выбрать оптимальное значение зарядного тока и своевременно отключить зарядное устройство. Ответы на самые популярные вопросы о кипении АКБ в процессе зарядки вы найдете в таблице.

Должен ли кипеть аккумулятор при зарядке?

Так называемое кипение — на самом деле выход гремучего газа (смеси кислорода и водорода), который образуется в результате электролиза содержащейся в электролите воды. Этот процесс начинается когда плотность электролита близка к максимальной. В исправном АКБ происходит интенсивное газообразование, внешне схожее с кипением, когда процесс зарядки близок к завершению. Исключение составляют лишь гелевые батареи, где этот процесс проходит менее интенсивно и незаметно для наблюдателя, так как в гелевых батареях газы рекомбинируют в воду, поэтому активно во внешнюю среду не выделяются. Если автомобильный аккумулятор «закипел» ранее чем через 5 часов спустя зарядки либо лишь в нескольких банках это говорит о его неисправности.

Почему аккумулятор начал сразу кипеть при подключении зарядки?

Преждевременное газообразование свидетельствует о нарушении электрохимических процессов в результате превышения тока зарядки. Это может произойти как по внешним причинам (неправильно выбраны параметры заряда, неисправно ЗУ или генератор), так и вследствие механических повреждений внутри АКБ, падения уровня электролита или уменьшения активной площади пластин.

1. На пластинах скопился неактивный сульфат свинца.
2. Пластины разрушены.
3. Возникло короткое замыкание между пластинами в одной секции или нескольких секциях.
4. Превышены напряжение или ток зарядки.

Что нужно предпринять, если в процессе подзарядки кипение наблюдается не во всех банках?

Отсутствие газообразования в отдельной секции указывает на то, что в ней не происходит преобразование сульфата свинца в серную кислоту. Это означает, что напряжение в этой секции не достигнет необходимого значения около 2,1В, а общее напряжение АКБ будет пропорционально ниже и использовать его в автомобиле не получится.
Следует найти и устранить причину, из-за которой плотность электролита в отдельных секциях не растёт. В случае разрушения пластин восстановить батарею можно только путем их замены со вскрытием корпуса. Но так как это нецелесообразно, то аккумулятор подлежит утилизации. Если замыкание вызвано попаданием постороннего предмета, его можно попробовать извлечь с помощью пинцета или промывки секции.

Как проверить банку, которая не берет заряд?

Если даже после многочасовой зарядки плотность электролита остается низкой, значит секция не принимает заряд из-за замыкания, разрушения или сульфатации пластин. В этом случае АКБ будет либо сразу кипеть, либо образование газа не произойдет вовсе.
Нужно проверить уровень, прозрачность и плотность электролита. Уровень электролита должен достигать специальной отметки на корпусе и полностью покрывать пластины. Признаком разрушения пластин является сильное помутнение электролита. Налет сульфата на пластине можно увидеть визуально. Короткое замыкание определяется с помощью нагрузочной вилки — при её подключении напряжение АКБ будет ниже 9 В, а электролит в закороченной банке начнёт кипеть.

Почему не заряженный аккумулятор не кипит?

Газообразование начинается только после достижении определенного уровня заряда.
Электролиз воды под воздействием зарядного тока начнется только после того, как практически весь сульфат свинца будет преобразован в серную кислоту, свинец и диоксид свинца. До этого момента газы выделяются неактивно и визуально процесс почти незаметен.

Как долго должен кипеть АКБ в процессе подзарядки?

Продолжать зарядку нужно не больше трех часов после начала интенсивного закипания.
Продолжительное кипение приводит к перезаряду, уменьшению уровня электролита, повреждению пластин и деформации корпуса из-за перегрева.

Почему АКБ кипит на машине?

Закипание электролита в АКБ под капотом автомобиля происходит если неисправен аккумулятор или превышено напряжение заряда от генератора.
При исправном генераторе и реле-регуляторе напряжение на клеммах АКБ при запущенном двигателе обычно не превышает в 14,8 В (более высокое напряжение возможно на моделях, оснащенных кальциевыми батареями), а ток автоматически снижается по мере увеличения заряда, и не достигает значения, при котором начинается интенсивное выделение газов. Когда напряжение превышено в течение длительного времени, это приводит к переразряду и кипению.
Если аккумулятор кипит при езде, но напряжение в бортсети в пределах нормы, это указывает на неисправности самой батареи — КЗ, разрушение, сульфатацию пластин, низкий уровень электролита.

Почему при зарядке не закипает электролит?

Батарея ещё не достигла необходимого уровня заряда либо аккумулятор неисправен.
Исправный аккумулятор начнет активно кипеть, когда уровень заряда достигнет 80%. Обычно на это требуется не менее 5 часов.
Отсутствие газообразования в отдельных секциях является признаком разрушения, короткого замыкания или сильной сульфатации пластин. Если же бурления нет ни в одной из секций, — проверьте плотность электролита в каждой по отдельности и замерьте напряжение на клеммах АКБ, а на выходе с зарядного устройства проверьте силу тока, возможно, аккумулятор не заряжался вовсе.

Источник