Акумуляторна кислота – що потрібно знати

Автомобілі – це складні технічні системи, і жодна з них не обходиться без надійного джерела живлення, роль якого виконує акумуляторна батарея. Попри те, що акумулятор розташовується під капотом і рідко потрапляє в поле зору водія, він забезпечує запуск двигуна, живлення електрообладнання та стабільну роботу бортових систем. А ключовим елементом, котрий забезпечує його працездатність, є акумуляторна кислота. Так-так, саме той рідкий склад, який звучить страшнувато, але працює злагоджено й ефективно у зв’язці з іншими компонентами АКБ.

До речі, акумуляторами комплектується, а відтак і застосування кислоти передбачає, не тільки транспорт (автомашини та електромобілі), а й навантажувачі, комбайни, трактори, складські тягачі та спецтехніка загалом, а також різні джерела безперебійного живлення, автономні системи, резервні й аварійні комплекси (охоронні, протипожежні, телекомунікаційні, виробничі та ін.). Проте найчастіше запитання «яку кислоту заливають в акумулятор» виникає саме у автовласників, особливо при технічному обслуговуванні або при відновленні старих батарей, тому саме на автомобілях ми й робимо акцент. І тут важливо не лише знати правильну відповідь, а й розуміти, як саме працює ця рідина, які бувають її різновиди, чим вона відрізняється від електроліту та чому її вибір – це питання не вподобань, а технічної доцільності.

У цій статті ми розкладемо по поличках все, що пов’язане з кислотою в акумуляторах: від складу до правил безпечного поводження. Ми не повторюватимемо заїжджені фрази і стандартні формулювання, а постараємося поглянути на тему глибше, цікавіше, а головне – з максимальною користю для читача, тобто для вас. Якщо ви хочете не просто дізнатися, що заливають усередину АКБ, а й зрозуміти, як і чому це працює, читайте далі.

Яка кислота міститься в автомобільному акумуляторі?

Найбільш поширені автомобільні акумулятори – це свинцево-кислотні, у яких передбачається використання особливого розчину сірчаної кислоти. Саме він взаємодіє з пластинами зі свинцю та діоксиду свинцю, створюючи хімічні реакції, котрі забезпечують вироблення електрики. Але назвати все, що перебуває всередині акумулятора, просто кислотою – означає сильно спростити суть процесу.

Насправді сірчана кислота в батареї не використовується в чистому вигляді. Вона розбавляється дистильованою водою до певної концентрації, в результаті чого реалізується отримання електроліту – тієї самої робочої рідини, що заповнює простір між пластинами. В стандартних умовах її густина становить близько 1,27 г/см³ при температурі 20 ℃. Саме цей показник є індикатором справності АКБ.

Однак не варто думати, що рідка сірчана кислота – єдиний можливий компонент. Найпоширеніший, але не єдиний. Іноді також можуть використовуватися перхлоратна, фторопластова та інші кислоти. У деяких типах батарей (наприклад, гелевих або AGM) задіюється середовище, яке проводить електричний струм, на основі H₂SO₄, але в іншій формі – у вигляді гелю або абсорбованого розчину. І хоча база у всіх одна, конструктивні й експлуатаційні відмінності суттєві.

Розуміння того, яка кислота заливається в акумулятор і для чого вона взагалі потрібна, допомагає не тільки правильно доглядати за батареєю, але й подовжити її термін служби. Від концентрації кислоти, її чистоти та складу безпосередньо залежать і працездатність акумулятора, й безпека його експлуатації.

Основні види кислот у свинцево-кислотних акумуляторах

Оскільки в абсолютній більшості випадків при відповіді на запитання, яка кислота в акумуляторі є, йдеться саме про сірчану кислоту, правильніше говорити не так про назву речовини, як про її форму.

Залежно від типу акумулятора, можна зустріти такі види кислотних середовищ:

• розведена сірчана кислота (рідкий електропровідний матеріал). Класична формула для заливних батарей. Зазвичай використовується в концентрації 30-35 % H₂SO₄, решта – дистильована вода. Це найпоширеніше середовище в автомобілях з обслуговуваними АКБ;
• гелеподібна сірчана кислота (гелева електролітна речовина). Застосовується у так званих GEL-акумуляторах. Завдяки додаванню кремнієвих компонентів для збереження та віддачі електроенергії набуває густої консистенції. Це знижує ризик протікання й підвищує стійкість до вібрацій;
• абсорбований варіант (AGM-технологія). Тут сірчана кислота утримується в пористому матеріалі між свинцевими пластинами. Це дозволяє батареям бути герметичними, працювати у будь-якому положенні та мати високий струм холодного пуску.

Важливо розуміти, що різниця між цими видами полягає не лише у фізичному стані кислоти. Кожна технологія потребує особливих умов експлуатації та обслуговування. Наприклад, у герметичних акумуляторах не можна додавати кислоту вручну, оскільки це гарантовано призведе до порушення роботи та може бути небезпечним.

Різниця між електролітом і кислотою в АКБ

Часто в ужитку слова «електроліт» та «кислота» вживаються як синоніми. Насправді це два різних поняття, і їх плутанина може призвести до помилок в обслуговуванні акумулятора.

Сірчана кислота – це хімічна сполука з формулою H₂SO₄. В акумуляторах вона використовується не в чистому вигляді, а в розведеному стані. Це вкрай агресивне робоче середовище, що має високу провідність і здатність вступати в реакції з металами.

Електролітом же є готова субстанція, котра складається з сірчаної кислоти і дистильованої води в заданій пропорції. Саме вона заливається в акумулятор і відповідає за проведення іонів між позитивними та негативними пластинами. Її характеристики можуть змінюватися залежно від ступеня заряду пристрою: при розряді густина зменшується, при заряді – відновлюється.

Таким чином, кислота – це компонент, а електролітом називається готова суміш для АКБ. Спроба залити в батарею чисту сірчану кислоту без розведення небезпечна руйнуванням пластин і перегріванням акумулятора.

Чому використовується саме сірчана кислота?

Питання логічне. Чому вибір припав саме на сірчану кислоту, а не на якусь іншу? Чим вона краща, порівняно з іншими матеріалами своєї групи? Поясненням виступає низка об’єктивних причин, основаних на хімічних та експлуатаційних властивостях цієї речовини:

• висока електропровідність. Сірчана кислота добре проводить іони, що важливо для ефективного перебігу електрохімічних реакцій, продуктивної роботи АКБ;
• сумісність зі свинцем. Акумуляторні електроліти на основі цієї кислоти не провокують швидку корозію свинцю за дотримання правильної концентрації. Свинець характеризується оптимальною стійкістю до сірчаної кислоти, що обумовлюється утворенням на поверхнях нерозчинного сульфату, котрий захищає метал від подальшої реакції. Це дозволяє батареям працювати десятки циклів без руйнування пластин;
• температурна стійкість. Матеріал на основі H₂SO₄ стійкий до температурних перепадів та зберігає свої властивості у широкому діапазоні температур. Правильна концентрація електроліту забезпечує необхідну густину й незамерзання навіть при негативних значеннях;
• відносна доступність. Сірчана кислота виготовляється в промисловий спосіб у достатніх обсягах за невисокою ціною, що робить її ідеальним вибором для масового застосування.

Ба більше, саме із сірчаною кислотою був розроблений принципово перший акумулятор, і досі ця технологія залишається найбільш налагодженою та економічно доцільною. Спроби використовувати інші середовища (луги, органіку) поки що не привели до таких же стабільних результатів.

Якщо вам потрібна сірчана кислота 42 % для акумулятора, врахуйте, що вона не є товаром, доступним для придбання в найближчому магазині. Купівля має здійснюватися в офіційного постачальника хімічної сировини, котрий забезпечує належні параметри речовини та варіативні обсяги постачання. За потреби скористайтеся пропозицією компанії «Система Оптимум», що реалізує 42 % водний розчин сульфатної кислоти. Не концентрат, а саме те, що треба. Матеріал має відповідність вимогам ДСТУ та стандартам безпеки, а також хорошу вартість, плюс швидко доставляється по всій країні.

Як працює сірчана кислота в автомобільному акумуляторі?

Усередині акумулятора відбуваються складні хімічні процеси, де сірчана кислота поряд із двома пластинами (електродами) відіграє ключову роль. Спрощено можна описати роботу так:

√ У зарядженому стані позитивна пластина (катод) складається з діоксиду свинцю (PbO₂), негативна (анод) – із чистого свинцю (Pb), а між ними – місце для розміщення електроліту.

√ При замиканні ланцюга (включення стартера, освітлення тощо) починається хімічна реакція: діоксид свинцю та свинець взаємодіють з іонами сірчаної кислоти, внаслідок чого виникає електричний струм.

√ Продукт реакції – сульфат свинцю (PbSO₄), який осідає на пластинах, а електропровідний матеріал втрачає густину.

√ При зарядці процес йде у зворотний бік: сульфат свинцю знову перетворюється на Pb і PbO₂, а електроліт відновлює свою густину.

Короткий список того, за що відповідає кислота:

• забезпечення іонної провідності;
• участь у хімічних реакціях;
• підтримка густини розчину;
• хімічна стабільність при зарядженні/розрядженні;
• тепловіддача та стійкість до температурних коливань.

Таким чином, сірчана кислота в акумуляторі – це не просто «щось усередині АКБ», а важливий робочий агент, котрий забезпечує перебіг усього ланцюжка процесів, від якого залежать запуск двигуна та забезпечення функціонування всіх електросистем авто.

Як перевірити рівень і стан кислоти в акумуляторі?

Правильний догляд за акумулятором починається з контролю стану електроліту. Це особливо актуально в батареях, де можна самостійно перевірити й за потреби долити робоче середовище. В необслуговуваних моделях перевірка також можлива, але вимагає підвищеної обережності. В будь-якому випадку поставлене завдання займає всього лише лічені хвилини і передбачає обізнаність у парі-трійці нюансів, а його періодичне виконання має неабияке значення для ефективної служби АКБ.

Що варто контролювати:

• рівень електроліту. Повинен бути приблизно на 10-15 мм над верхнім рівнем пластин;
• густину розчину. Основний показник ступеня зарядженості АКБ;
• колір і прозорість рідини. Помутніння чи наявність осаду може говорити про руйнування пластин.

Способи контролю варіативні – від елементарного візуального огляду до застосування ареометра. Далі – кілька слів про те, що у світлі цієї теми важливо знати кожному автомобілісту.

Візуальний огляд та вимірювання густини

Візуальний огляд – перший і базовий метод діагностики акумулятора.

Насамперед увагу слід звертати на зовнішній вигляд пристрою: чи немає на пластику корпусу механічних пошкоджень. Найчастіше це можуть бути тріщини, через які здійснюється пропуск електроліту. Найпростіша причина подібного – недостатньо надійна фіксація корпусу. Також на пластиковій поверхні не повинен бути конденсат, здатний призвести до корозії. Забруднення в окислених клемах – прямий шлях до швидкого саморозряду батареї.

Після оцінки зовнішнього вигляду слід перейти до контролю наповнення. Для цього необхідно відкрити кришки (якщо вони є). Наповнення всередині має бути чистим, без шматків та домішок. Бульбашки на поверхні, а також потемніння або помутніння є ознаками газоутворення, руйнування активної маси та зниження кислотності.

Щоб перевірити рівень електроліту, можна акумулятор трохи потрясти з боку в бік і оцінити, на якій висоті рухається рідке наповнення. Оптимально, якщо рух спостерігатиметься на MAX/MIN або перебуватиме між спеціальними горизонтальними смужками-позначеннями. Завдання спрощується, якщо на кришці є індикатор, що змінює колір, залежно від стану електроліту. Як правило, зелений свідчить про повну зарядку АКБ та оптимальний рівень рідини, а білий/сірий – про низький заряд та необхідність подальших дій. Також можна взяти мірну скляну трубку й помістити її в заливний отвір сітки, потім затиснути верхній кінець пальцем і вийняти. Шкала вимірювального пристрою вкаже актуальне значення. Цей метод застосовується винятково для обслуговуваних моделей.

Що ж робити з необслуговуваними, у яких верхня кришка герметична, а будь-яка пробка відсутня? Передусім добре потрусити, щоб на слух визначити, чи є взагалі всередині рідке середовище. Якщо нічого не чути, батарея повністю суха і далі тестувати її немає потреби. Якщо хлюпання прослуховується, можна застосувати звичайний кишеньковий ліхтар, але тільки в тому випадку, коли корпус акумулятора світлий (для темного цей спосіб не підійде, просвітити його навряд чи вдасться). Рекомендації щодо роботи з ліхтариком:

• використовувати пристрій з якомога яскравішим світлом;
• виконувати діагностику в темряві;
• бічні банки перевіряти, спрямовуючи світло з обох боків акумулятора;
• внутрішні найкраще просвічувати зверху.

А як стосовно вимірювання густини шляхом візуального огляду? Ніяк. Тут не обійтися без ареометра.

Ознаки проблем із кислотністю

Найпростіше, якщо про проблеми такого роду сигналізує спрацювання попереджувального індикатора на панелі приладів. Але якщо такого індикатора немає або він несправний, можна піти іншим шляхом – відстеженням деяких моментів.

Є низка опосередкованих симптомів, за якими можна запідозрити порушення кислотних параметрів:

• ускладнений запуск двигуна, особливо в холодну погоду;
• часта необхідність підзарядки акумулятора (зниження продуктивності);
• різке падіння напруги при навантаженні;
• знижена яскравість фар і тьмяність внутрішнього освітлення;
• несправності електронних компонентів машини;
• здуття корпусу АКБ та будь-які інші фізичні зміни;
• виділення акумулятором неприємного нехарактерного запаху.

Всі ці ознаки вказують на необхідність діагностики та, можливо, коригування густини електроліту.

Використання ареометра для контролю стану кислоти

Ареометр – це простий, але надійний прилад для вимірювання густини розчину. Він дозволяє з точністю до 0,01 г/см³ визначити стан кожної комірки. Густина нижче 1,2 говорить про глибокий розряд, вище 1,3 – про надлишок кислоти. Оптимально, якщо ареометр видає показники в межах 1,27-1,29 г/см³.

Застосування ареометра не вимагає спеціальних навичок, потрібно лише бути обережними й дотримуватися техніки безпеки, щоб кислота під час роботи не потрапила на шкіру. Сам алгоритм дій простий:

• відкрутити пробки;
• здійснити забір зразків рідини з кожної комірки;
• перевірити показники за шкалою.

Вимірювати густину слід у кожній банці. Якщо встановите розбіжності, це може свідчити про сульфатацію або локальні пошкодження. Різниця у показниках не повинна перевищувати 0,02-0,03 г/см³.

Здійснювати заміри важливо при температурі близько 20-25 ℃ або робити температурну корекцію, інакше не є винятком викривлення густинних показників, спровоковані терморозширенням або стисненням розчину.

Якщо густина виявиться вищою, ніж потрібно, знадобиться долити дистильовану воду, якщо нижчою – готовий електролітний матеріал. Відразу після доливки води, до речі, повторні вимірювання виконувати не варто, тільки через 3-4 години. Саме стільки часу потрібно, щоб компоненти поєдналися в одне ціле. Якщо все зробили правильно, зарядили батарею, а густина залишилася низькою, найімовірніше, пластини піддалися сульфатації або вичерпав себе експлуатаційний ресурс АКБ.

Як безпечно поводитися з кислотою в акумуляторі?

Робота з акумуляторною кислотою потребує суворого дотримання техніки безпеки. Вона агресивна, здатна викликати хімічні опіки та руйнувати матеріали при неправильному використанні. Нижче наведені базові правила:

• використовуйте захисні засоби (окуляри, рукавиці) й надягайте щільний одяг, щоб уникнути контакту зі шкірою та слизовими (при попаданні промити великою кількістю води);
• працюйте у провітрюваному приміщенні, адже пари кислоти можуть бути небезпечними;
• ніколи не додавайте воду в кислоту – тільки кислоту у воду, інакше можливий викид;
• зберігайте кислоту в спеціалізованих ємностях, бажано з поліпропілену;
• не допускайте контакту з металами;
• зберігайте у недоступному для дітей місці.

Крім експлуатаційних аспектів важливо також враховувати поради щодо вибору, адже якість матеріалу безпосередньо впливає на працездатність та довговічність пристрою, котрий запасає електричну енергію. Заправити не те – означає підписатися під передчасним виходом з ладу навіть нової АКБ. Тому підходити до питання купівлі сірчаної кислоти для свинцево-кислотного акумулятора необхідно з холодною головою й точними розрахунками, звертаючи увагу на:

• концентрацію та густину. Параметри, які повинні відповідати призначенню для оптимальної роботи автомобільного акумулятора та його тривалого терміну служби. Тут не місце концентрованій кислоті з невідповідною густиною;
• чистоту матеріалу. Чистота – гарантія стабільності. Хороший продукт має бути прозорим, без домішок і осаду, таким, який пройшов належне очищення від забруднювачів;
• тип акумулятора та форму випуску речовини. Ці два показники мають бути сумісні. Не забувайте, що різні типи АКБ потребують варіативних електролітів;
• репутацію бренду. Не купуйте кислоту «ноунейм» у пластиковій пляшці без дати, що сповіщає, коли було здійснене виробництво, та складу. Краще віддати перевагу відомим брендам, котрі спеціалізуються на хімічній продукції;
• рекомендації виробника. Завжди дотримуйтеся рекомендацій виробника акумулятора щодо типу та густини електроліту. Це допоможе забезпечити правильну роботу пристрою протягом тривалого періоду.

Ще одна порада, так би мовити, насамкінець: не заощаджуйте на акумуляторній кислоті. Вона не така вже й дорога, а наслідки неправильного вибору, спровокованого бажанням заощадити, можуть обійтися в повноцінну заміну акумулятора.

Сірчана кислота для акумуляторів – це не іграшка. Вона вимагає максимальної обережності та відповідальності. Але при правильному поводженні боятися її зовсім не варто. Дотримуйтеся зазначених вище заходів безпеки та рекомендацій щодо вибору – отримуйте весь спектр забезпечуваних експлуатаційних переваг для АКБ та автомобіля загалом без будь-яких ризиків.