Про автомобильные аккумуляторы на нашем сайте написано уже немало статей, однако один аспект регулярно оказывался вне нашего поля зрения, а именно что такое плотность аккумулятора, зачем она нужна, как измеряется и так далее. С другими показателями батареи: емкостью, силой пускового тока и так далее – ситуация простая, они понятные, объективные и их даже замерять не нужно, потому что все указано на этикетке. А вот что такое плотность и зачем она нужна понятно далеко не всем. А между тем это очень важно.

Что такое плотность

Чтобы ответить на этот вопрос нам придется разобрать принцип работы аккумулятора и посмотреть на него с точки зрения химии. Само устройство простое и известно каждому автолюбителю – свинцовые пластины помещены в специальную жидкость, которую называют электролитом. Электролит — это ни что иное как смесь дистиллированной воды и серной кислоты (H2SO4).

Химическая сторона вопроса тоже проста. Свинцовые пластины делятся на две части: есть отрицательно заряженные пластины из обычного свинца (Pb), и положительно заряженные пластины, которые представляют собой диоксид свинца (PbO). Диоксид, если кто помнит из школьного курса химии, это соединение с увеличенным количеством кислорода. Из-за избытка кислорода оно не очень устойчивое и легко вступает в химическую реакцию. Именно на этой особенности и построена работа аккумулятора. Свинцовые пластины начинают взаимодействовать с серной кислотой, кислород «отсоединяется» от свинца, а свинец вытесняет водород из серной кислоты, образуя сульфат свинца (PbSO4). Оставшиеся не у дел кислород и водород соединяются вместе в воду (H2O).

Когда машина заведена и аккумулятор заряжается от генератора происходит обратный процесс – электролит кипит, вода распадается на водород и кислород, которые «отвоевывают» себе места в кислоте и свинце, снова становясь PbO и H2SO4. При следующем пуске двигателя они снова превращаются в сульфат свинца и воду, и так по кругу. Но с той лишь оговоркой, что вечного двигателя не изобрели, и сульфат свинца распадается не полностью. С каждым новым циклом зарядка-разрядка в пластинах все меньше становится чистого свинца, который может поучаствовать в химической реакции. Когда его станет совсем мало, аккумулятор отправится в пункты приема вторсырья, а владелец машины в магазин за новой батареей. Впрочем, в нормальных условиях это происходит нечасто: примерно раз в пять лет.

Это все очень интересно, но причем тут плотность? Так вот как раз плотность это соотношение воды и серной кислоты в электролите. Электролит в любом состоит из двух этих компонентов, но важно соотношение. Если серной кислоты очень мало, а воды много, то нечему будет взаимодействовать со свинцом и давать ток, необходимый для запуска мотора. В сильно разряженных аккумуляторах электролит почти полностью превращается в воду, машину с таким не заведешь.

Как замерить плотность

Для измерения плотности электролита придуман специальный прибор, который называется ареометр. Это стеклянная трубочка, которая имеет балласт в нижней части. Показание зависит от того насколько глубоко погрузится опущенный в электролит прибор. Чем меньше плотность, тем ниже он уйдет. В верхней части прибора есть шкала, которая позволяет считывать значения плотности. Сама процедура очень проста – выкручиваются крышки всех банок и в них по очереди опускается прибор. Обычно считается среднее значение по всем секциям.

Какая должна быть плотность электролита вопрос неоднозначный. Значение нормы сильно зависит от условий проведения замера. Классическим считается показание 1,27-1,28 г/см.куб, но это если замерять при температуре +20 С. Чем холоднее окружающая среда, тем выше должна быть плотность. Например, при -20 хорошим значением будет уже 1,29г/см.куб. И дело тут не только в том, что при низких температурах проводимость тока ухудшается. Серная кислота не позволяет электролиту замерзнуть при отрицательных температурах. Если ее концентрация будет мала, то электролит превратится в лед, батарея замерзнет. Если плотность ниже 1,2 г/см.куб, то этого мало даже для жаркого лета.

Что делать если ареометр показал очень маленькую плотность. Ставить аккумулятор на зарядку! Зарядное устройство позволит рассульфатизировать свинцовые пластиты и высвободить серную кислоту. А что если просто долить чистой серной кислоты? Этот способ тоже поможет повысить плотность, но он больше используется на крайнем севере, где к плотности электролита повышенные требования, и кстати, чистую серную кислоту никто не льет, используется так называемый замещающий электролит, с повышенным содержанием кислоты. Но такие манипуляции требуют опыта и хорошего понимания процесса, для обычных водителей самый правильный путь повышения плотности – подзарядка.

Помимо того, что замер плотности позволяет понять состояние аккумулятора, это еще и один из способов его диагностики. Замер нужно проводить во всех «банках» и сравнивать значение. Допустимым считается разброс в 0,02 г/см.куб, если отклонение больше, значит в каких-то ячейках аккумулятора есть электрические проблемы, например, короткое замыкание. Эксплуатировать такой аккумулятор нельзя.

Плотность и долив воды

В прошлых разделах мы не упомянули о еще одном аспекте, связанном с плотностью – это долив воды. Водители со стажем помнят, что раньше в аккумуляторы нужно было постоянно доливать дистиллированную воду, потом появились так называемые необслуживаемые батареи, в которые доливать вроде как ничего не нужно. Как так получается?

Помните, мы описывали процесс зарядки аккумулятора, когда электролит закипает и вытесняет свинец. При кипении вода имеет свойство выпариваться, ее количество от цикла к циклу уменьшается. Казалось бы, в химических процессах аккумулятора она не участвует, почему важно, чтобы воды было много? Да потому, что свинцовые пластины должны быть полностью погружены в электролит. Если воды мало, то пластины не всей массой взаимодействуют с серной кислотой. Такие ячейки уже не могут отдавать много тока, для запуска мотора может не хватить. Кроме того, выпаривание воды может очень сильно поднять плотность. Поэтому в обслуживаемые аккумуляторы нужно периодически подливать воду. И именно воду, а не готовый электролит, ведь серная кислота выпариванию не подвержена.

Почему же в современных АКБ подливать уже ничего не нужно. Там вода не выпаривается? Выпаривается, но значительно меньше. Дело в том, что в старые аккумуляторы для механической прочности свинцовых пластин добавляли сурьму, которая разлагает воду на водород и кислород и способствует выпариванию, в новых используют присадки кальция. Такие аккумуляторы хуже переносят глубокий разряд, но зато и расход воды у них очень маленький. Да, она тоже выпаривается, но в таком количестве, что запаса, по расчетам конструкторов, должно хватить на весь срок жизни аккумулятора. Обычно, действительно, хватает, но могут быть исключения.

Итого

Для многих читателей так мог и остаться непонятным вопрос, а зачем же все-таки заниматься измерением плотности электролита аккумулятора? Ответ простой – это поможет минимизировать количество ситуаций, когда не получилось завести мотор из-за разрядки батареи, и понять в каких случаях есть смысл в зарядке, а в каких пришла пора идти за новым аккумулятором. Тем более, что сама процедура измерения плотности очень проста – открутил крышку банки, опустил прибор, посмотрел значение. Не слишком сложные телодвижения, чтобы быть уверенным в пуске двигателя.

Автор — Александр Нечаев.