Почему кипит аккумулятор?

По какой причине кипит аккумулятор на автомобиле, знает далеко не каждый. Начинающие автолюбители порой даже не слышали о таком явлении. Между тем, последствия зачастую бывают довольно серьёзные и неприятные.

Каждый технологический процесс должен укладываться в определенные нормативные рамки. И если аккумуляторная батарея начала «кипеть», то это повод задуматься – а все ли с ней в порядке и чем это грозит.

В статье рассмотрим явление, которое в народе называют «закипел аккумулятор». Чаще встречается выражение «закипел радиатор». Оказывается – кипеть может и то, и другое.

Каковы причины закипания аккумулятора?

Нельзя однозначно утверждать, что явление «кипение аккумулятора» является химическим или физическим процессом. Как известно, при приготовлении электролита применяют 38% серную кислоту, которая при плотности 1,84 г/см3 закипает при температуре +337°С. Дистиллированная вода кипит при температуре 100°С. Используемый в аккумуляторах электролит имеет температуру физического кипения, при которой начинается образование пузырьков, ~113°С.

кипит аккумулятор

Автомобильный аккумулятор может закипать по нескольким причинам:

Перезаряд АКБ в процессе эксплуатации

Может возникать из-за неисправности реле-регулятора напряжения в генераторе.

реле регулятора напряжения

Перезаряд также может происходить, если применять зарядное устройство с ручной регулировкой зарядного тока. Номинальный ток заряда – 10% от емкости АКБ. Но если вы значительно превышаете это значение, то есть высокая вероятность что аккумулятор закипит или вовсе выйдет из строя.

Короткое замыкание банок

Короткое замыкание банок может быть как на бэушных, так и на новых батареях. В связи с экстремальными условиями эксплуатации АКБ (постоянная вибрация) межпластинные зоны и сепараторы разрушаются, что в конечном итоге может привести к их закорачиванию.

Резкое закипание электролита вызывает большой ток, который протекает при коротком замыкании.

Сульфатация пластин

Сульфатация пластин приводит к снижению емкости батареи. Следствие этого является недозаряд АКБ и быстрый саморазряд, в результате которого номинальное напряжение батареи может быть ниже 10 В. В результате при зарядке такой аккумуляторной батареи протекает большой ток, который приводит к процессу кипения.

Сульфатация пластин

Следует учитывать, что заряжать сильно разряженный аккумулятор от генератора автомобиля не рекомендуется. Это может вызвать закипание АКБ и выход из строя генератора.

Перегрузка электрической бортовой системы

Если при эксплуатации автомобиля одновременно использовать несколько энергоемких потребителей (отопительную систему, кондиционер и др.), то аккумулятор может перегреваться, особенно в летний период. А перегрев может вызывать закипание.

Процесс «кипения» АКБ визуально можно наблюдать только на обслуживаемых аккумуляторах. На необслуживаемых аккумуляторах процесс кипения можно обнаружить только на слух, при использовании специальных устройств.

Посмотреть как кипит аккумулятор на работающем автомобиле можно ниже.

Газовыделение в процессе заряда и саморазряда аккумулятора

Если аккумулятор полностью или почти полностью заряжен, но всё еще подключен к зарядному устройству и заряжается, то в банках начинается процесс газовыделения. Заряженным аккумулятор считается тогда, когда в процессе заряда его плотность уже не растет на протяжении продолжительного времени  и при этом электролит кипит и обильно выделяются газы.
Газовыделение также наблюдается при перезаряде аккумулятора, когда реле-регулятор или зарядное устройство выдает напряжение выше 14,4 вольт.

Также явление «кипения» наблюдается при саморазряде аккумулятора. Если заглянуть в банки, то можно наблюдать, как периодически из электролита поднимаются пузырьки газа.

В процессе заряда интенсивность выделения пузырьков нарастает постепенно. На начальном этапе со стороны батареи может быть слышно легкое шуршание, позднее – хорошо различимое бульканье. Если вы не планируете доливать дистиллированную воду, то во избежание разбрызгивания электролита рекомендуется не выкручивать полностью и вынимать пробки, а только ослабить их, оставив при этом щель для отхождения газов.

Признаком неисправности является ситуация, когда кипеть аккумулятор начинает сразу после подачи зарядного тока или через несколько минут после этого. Моментальное начало выделения газа свидетельствует о том, что имеет место сильная сульфатация пластин или разрушены пластины.

Электролиз в аккумуляторной батарее

Каждый автовладелец прекрасно знает, что в обслуживаемый аккумулятор время от времени нужно добавлять дистиллированную воду.

Куда же она девается из закрытого корпуса? Исчезнуть из батареи она может двумя путями: при жаре она испаряется через систему вентиляции либо происходит процесс, который мы сейчас рассмотрим.

Вследствие потерь аккумулятором дистиллированной воды в нем возрастает плотность электролита, что в свою очередь приводит к сульфатации пластин .

Вода расходуется на электролиз воды.

Электролиз – это электрохимический процесс, который происходит между двумя электродами, размещенными в электролите. Положительный электрод называется анодом, а отрицательный – катодом.

При электролизе в электродном процессе вода принимает участие как в роли окислителя, восстанавливаясь на катоде, так и в роли восстановителя, окисляясь на аноде.

При прохождении тока через электроды изменяются их потенциалы – возникает электродная поляризация. Потенциал катода двигается в отрицательную сторону, потенциал анода – в положительную сторону. Поляризация электродов зависит от плотности тока и температуры.

Вот при этих условиях происходит электролиз (разложение) воды. Под воздействием этого электрохимического процесса вода разлагается на водород и кислород. При этом кислород образуется на положительных пластинах, а водород образуется на отрицательных. Водорода в процессе этого разложения получается в два раза больше, чем кислорода, т.е. отрицательные пластины выделяют больше газа, чем положительные пластины.

Почему взрываются автомобильные аккумуляторы?

Если вспомнить школьные уроки химии, то тогда водород еще называли по-другому – «гремучий газ».

Почему он имеет такое название – не трудно догадаться. В определённой пропорции смешивания водорода и кислорода такая смесь взрывается от малейшей искры или открытого огня. Именно благодаря кипению аккумулятора (явлению электролиза воды), в аккумуляторе с неисправной системой вентиляции время от времени скапливается эта гремучая смесь. Это иногда приводит к взрыву аккумулятора.

Батарея взрывается, весь капот и мотор в электролите, пластик кусками – никому не пожелаешь такого развития событий.

Взрыв аккумулятора

Для того чтобы исключить и предотвратить такие негативные явления, аккумуляторы имеют в вентиляционных отверстиях искрогаситель.

В прогрессивных конструкциях АКБ имеется микропористый полимерный искрогаситель, через который внутреннее пространство батареи сообщается с атмосферой. Испарения электролита в ячейках специального сепаратора конденсируются и возвращаются в аккумулятор, не попадая на клеммы аккумулятора и электрическую проводку.

Основное же предназначение искрогасителя — предотвратить попадание внутрь АКБ искр, из-за которых может взорваться гремучий газ, образующийся при электролизе воды.

Никогда не курите и не чиркайте спичками и зажигалкой вблизи заряжающегося аккумулятора.

Крокодильчики зарядных устройств подключайте к клеммам аккумулятора всегда перед включением зарядника в сеть, а отключайте после выключения устройства от электросети, так как в противном случае при подключении могут проскочить искры и если при зарядке скопился вышеупомянутый “гремучий газ” может произойти взрыв.

Почему не кипит разряженный (недозаряженный) аккумулятор?

Всем известно, что поставленный на зарядку нормальный аккумулятор не кипит. А почему? Потому что ток, который подается из зарядного устройства на АКБ, первоначально расходуется на электрохимическую реакцию разложения сульфата.

При разряде аккумулятора на положительных и отрицательных пластинах образуется сульфат свинца, что является естественным результатом процесса разряда. Такой сульфат при заряде без всяких затруднений превращается в активные вещества. Термин неисправности «сульфатация пластин» применяется в том случае, когда разряженные (т.е. покрытые слоем сульфата свинца) пластины не заряжаются при обычном заряде.

Сульфат свинца, образовавшийся в условиях нормального разряда, состоит из мелких кристаллов, равномерно распределенных в пористой и хорошо проводящей ток активной массе. При последующем заряде такой сульфат вновь легко переходит в двуокись свинца и свинец.

При недопустимо глубоких разрядах активная масса пластин почти полностью переходит в сульфат, причем в ряде случаев сульфат из мелкокристаллического состояния переходит в крупнокристаллическое.

При этом если в АКБ присутствуют поверхностно-активные органические вещества, то на кристаллах сульфата свинца отрицательных пластин происходит адсорбция этих веществ, в результате чего снижается скорость растворения кристаллов.

Внутреннее электрическое сопротивление активной массы при этом резко возрастает. Сульфат полностью покрывает частицы проводящей активной массы, и прохождение тока через пластины прекращается. Кроме этого изменяется потенциал, при котором начинается газовыделение при заряде.

Переход образовавшегося в пластинах адсорбированного сульфата в двуокись свинца и свинец становится в этих условиях неосуществимым, и аккумулятор теряет часть емкости, а при очень глубокой сульфатации — почти всю емкость, о чем мы писали в предыдущей статье.

Причинами образования крупных кристаллов сульфата свинца могут быть:

  1. систематические, чрезмерно глубокие разряды аккумуляторов;
  2. регулярные недозаряды;
  3. пребывание батарей в полуразряженном или разряженном состоянии в течение длительного времени;
  4. низкий уровень электролита.

Когда же АКБ почти полностью зарядилась и растворимого сульфата на пластинах уже осталось мало, то некоторая часть тока, подаваемого на клеммы, оказывается избыточной.

Куда деваются излишки тока?

Правильно, в батарее начинается процесс электролиза, т.е. разложение воды на водород и кислород. Поэтому батарея и начинает «кипеть».

По этой причине не заряженная АКБ не закипает в процессе заряда, а уже зарядившаяся – «кипит». Это является признаком того, что батарея зарядилась и перестала принимать заряд.

Как рассчитать зарядный ток и почему он зависит от ёмкости аккумулятора?

Так же процесс закипания начинается при перезаряде, т.е. когда на АКБ подается зарядного тока больше, чем требуется для нормального протекания процесса электролиза.

Как рассчитывается зарядный ток? Номинальную ёмкость, допустим, 60 А/ч, необходимо поделить на 10. Подробней можно посмотреть здесь. Для батареи с такой номинальной ёмкостью зарядным током будет считаться 6 А.

Почему приняли такую величину?

Для нормального протекания электрохимического процесса растворения кристаллов сульфата необходимо определенное количество тока. Это количество напрямую связано с площадью активных пластин АКБ, т.е. его ёмкостью.

Ёмкость аккумулятора рассчитывают исходя из общей площади активных областей в аккумуляторной батарее. Зарядный ток аккумулятора напрямую зависит от ёмкости аккумулятора.

Под сульфатацией понимается химический процесс, когда при нормальном режиме заряда кристаллы сульфата перестают растворяться, что является причиной резкого уменьшения активной площади пластин аккумулятора. Далее следует цепная реакция: уменьшается емкость АКБ, следовательно, уменьшается пусковой ток.

При заряде АКБ мы применяем величину зарядного тока, рассчитанную по номинальной ёмкости (для 60-ти АКБ – 6 А). А если емкость уменьшилась до 40 А/ч, то 2 А оказываются лишними.

Эти 2 излишних ампера начинают участвовать в реакции разложения воды в процессе электролиза. Батарея начинает «закипать».

Что делать, если кипит аккумулятор?

Самое главное — нужно выяснить причину закипания.

1. Зачастую используется метод замены на 100% исправную деталь. Можно взять у соседа нормальную батарею и установить на свой автомобиль. Если аккумулятор так же закипает при работающем двигателе, значит проблема не в вашей АКБ, а причина может крыться в реле-регуляторе генератора. Проверить его можно самому, посмотрев видео — https://www.youtube.com/watch?v=eFsHEJjt1PQ

2. Если батарея не держит нагрузку, то необходимо её протестировать с помощью нагрузочной вилки (ссылка на статью Нагрузочные вилки). Если при подключении нагрузки напряжение опускается ниже отметки 10 В, значит, у вашей батареи возникли серьёзные проблемы. Вероятной причиной такой ситуации является сульфатация. Если аккумулятор обслуживаемый то в некоторых случаях при визуальном осмотре можно обнаружить белый налет на пластинах, который называется сульфатация. Для снижения уровня сульфатации можно попробовать применить зарядное устройство с режимом десульфатации, например, Вымпел-57.

Как проверить аккумуляторную батарею с помощью нагрузочной вилки  посмотрите ниже в видео:

3. Можно предположить, что в аккумуляторе замыкание банок.

Определить короткое замыкание визуально можно только на обслуживаемых АКБ при выкрученных пробках. Допустим, вы подключили аккумулятор к зарядному устройству и увидели, что через 3-5 минут в одной или нескольких банках наблюдается явно выраженное выделение водорода. Это означает, что данная банка замкнута.

При замкнутой банке ваша батарея будет не способна запустить двигатель вашего автомобиля, так как в момент пуска напряжение на АКБ просядет ниже 10 В.

Замкнутая банка – это еще и пониженная инерция, а значит напряжение заряда от генератора 14 В будет слишком высоким и превратит ваш аккумулятор в электролизер, где из воды выделяется водород. Вы можете почувствовать запах сероводорода.

Вариантов устранения короткого замыкания два – замена поврежденной банки или замена аккумулятора. Первый вариант доступен только на обслуживаемых аккумуляторах.

Как определить короткое замыкание в банке —

Если вы обнаружите, что аккумулятор начинает кипеть, не нужно прежде времени паниковать. Обладая элементарными знаниями химических процессов, происходящих в аккумуляторе при эксплуатации, постарайтесь просто спокойно выявить причину и принять меры к устранению.

Ссылка на основную публикацию