Електролит за оловни акумулатори - Батерии
4. Електролит и неговото приготвяне
4.1 Електролит за оловни батерии
Електролитът за оловни батерии е разтвор на сярна киселина. Сярната киселина е едно от най-важните химически съединения поради голямото си разнообразие от приложения. В продажба се среща под различни имена, в зависимост от силата и чистотата му. Камерната киселина е воден разтвор, съдържащ от 62 до 70% сярна киселина, в киселината на кулата процентът на киселина варира от 75 до 82, в витриолното масло от 93 до 97%. Монохидратът съдържа 100% киселина. Максималната якост, която може да се получи чрез изпаряване е 98,5%. Димящата киселина съдържа серен анхидрид, разтворен в концентрирана сярна киселина. За батериите химическата чистота на витриолните маслени разтвори е от първостепенно значение. Въпреки това, като се има предвид, че терминът "витриол" понякога се използва за означаване на по-нечисти или технически степени на киселина, включително кафяв витриол, по-правилно е да се използва терминът "сярна киселина" за означаване на химически чиста киселина. Концентрираната сярна киселина е бистра течност без цвят и мирис с консистенция на светло масло. Специфичното тегло е 1684 при 15°C. Съдържанието на чиста киселина в него е около 95%. Смесва се с вода във всякакви пропорции. Когато киселината се смеси с вода, се отделя голямо количество топлина. Концентрираната киселина кипи при 338°C.Намаляване на обема на разтвора. Ако един обем сярна киселина се смеси с един обем вода, тогава обемът на получения разтвор (след охлаждане до първоначалната му температура) няма да бъде равен на сумата от двата първоначални обема, а ще бъде малко по-малък. Същото се наблюдава за всяка друга пропорция на сместа от вода и киселина. Сумапървоначалните обеми вода и киселина са по-големи от обема на разтвора.Съпротивление. Съпротивлението при преминаване на електрически ток през електролит варира в зависимост от концентрацията и температурата. Съпротивлението, което е свойство на самото вещество, е съпротивлението на проба с дължина 1 cm и напречно сечение 1 cm 2: , където R е съпротивлението; ρ—специфично съпротивление; l е дължината; s е напречното сечение. Тази зависимост може да бъде написана по различен начин: . Специфичните съпротивления на електролитите, използвани в батериите, са в границите на минималните специфични съпротивления на разтвори на сярна киселина. Известно е, че разтворите, съдържащи приблизително 30% сярна киселина (специфично тегло 1,223 при 15°C), имат най-малко съпротивление. Но едва наскоро стана известно, че чрез промяна на съотношението на количеството киселина и вода в разтвора е възможно да се получат минимални съпротивления при други температури. Например при 30°C разтворът с най-малко съпротивление съдържа 31,5% сярна киселина, а при -25°C 26,5%. Съпротивлението на разтворите на сярна киселина се увеличава бързо с понижаване на температурата, особено когато температурата е под нулата. Специфичното съпротивление на електролита е един от най-важните фактори, които определят съпротивлението на батерията. Ако вътрешното съпротивление на батерията не е много ниско, тогава значителна част от полезната енергия се губи вътре в самата батерия. Точката на замръзване на електролита се променя с концентрацията му, или с други думи, променя се в зависимост от степента на зареждане на батерията. Специфичното тегло на разтвора е съотношението на теглото на разтвора към теглото на същия обем чиста вода при определена температура. Специфичното тегло на електролита на преносимите батерии е по-високо от това на стационарните, но изборът му се определя не само от обема и теглото.Химическите реакции, температурата и живота на батерията играят голяма роля при определянето на правилната концентрация на киселина. Основното изискване е концентрацията да е достатъчна, за да осигури необходимото количество киселина в дадено пространство в елемента, така че да може да се получи необходимият капацитет. Изискванията за обем и тегло за преносими клетки не позволяват големи количества електролит. При стационарните елементи обемът и теглото нямат толкова голямо значение. Химичните реакции, които се случват в клетката през периода, през който тя не работи, определят границата на увеличаване на концентрацията на киселина. Локалните реакции нарастват бързо с увеличаване на концентрацията на киселина. Това важи особено за отрицателната плоча. Друга химическа реакция, която се случва в клетката, е действието на електролита върху сепараторите, направени от дърво. Твърде силната киселина разрушава тези сепаратори. Ефектът върху сепараторите на 1.300 SG киселини е много по-голям от 1.250 SG киселини и по-ниски. Работата на батерии, зареждани и разреждани на чести интервали, като стартиране и осветление или тягови батерии, не се влияе сериозно от леки химични влияния, водещи до образуването на оловен сулфат. Що се отнася до батериите, които се зареждат по-рядко, те трябва да бъдат възможно най-без локално въздействие. Химичните реакции, които протичат в елемента, практически ограничават горната граница на концентрация до специфично тегло от 1300 и има тенденции да се използват дори по-ниски концентрации. Температурите, при които работят батериите, са от голямо значение за избора на специфично тегло. Батерии, работещи при ниски температури, като направтомобилните батерии в студен климат или самолетните батерии изискват по-висока киселинна плътност, за да работят без замръзване на електролита. От друга страна, батериите, работещи в горещ климат или на кораби, преминаващи през тропиците, изискват по-ниско специфично тегло поради факта, че реактивността се увеличава при високи температури. Киселинните концентрации за различните видове батерии, когато са напълно заредени, трябва да бъдат приблизително както следва: Стационарни батерии. 1200 до 1225 Тягови батерии . ″ 1.260 ″ 1.280 Стартови и осветителни батерии. ″ 1.260 ″ 1.300 Същото в тропиците ……………………. ″ 1200 ″ 1230 Самолетни батерии. ″ 1.265 ″ 1.285 Осветителни батерии във влаковете. ″ 1.210 ″ 1.230 Преносими батерии за железопътна сигнализация. . 1220 Противоелементи. ″ 1.210 ″ 1.250