Принцип роботи автомобільного акумулятора
Перш, ніж перейти до принципів роботи автомобільного АКБ, кілька слів про те, як влаштований акумулятор. Він складається з 6 окремих банок (секцій), всередині яких розташовуються позитивно і негативно заряджені свинцеві пластини. Банки з'єднані один з одним послідовно і закриті загальним корпусом, виготовленим з ударостійкого пластику (поліпропілен або його похідні).
Якщо акумулятори відносяться до класів обслуговуваних або малообслуговуваних, то у кожної банки є пробка, через яку доливається дистильована вода. Весь внутрішній простір корпусу заповнене електролітом - 35% -ним розчином сірчаної кислоти. Якщо її процентне співвідношення збільшується, це погіршує експлуатаційні властивості акумулятора.
Принципи роботи автомобільних АКБ
Всі позитивні і негативні пластини в секціях підключені до незалежних перемичках. Останні підведені до стінок секцій і приєднані один до одного - позитивні до негативних. Так забезпечується послідовне з'єднання всіх секцій. Напруга однієї секції одно 2,12 вольт. При послідовному з'єднанні напруга всіх секцій підсумовується один з одним, і в результаті на токовиводящіх клемах створюється напруга в 12,72 вольт.
Всі пластини обгорнуті захисними конвертами-сепараторами. Вони вбирають в себе всю оплившую з пластин активну масу і відокремлюють один від одного різнозаряджені пластини. Тому в разі заводського браку або пошкодження конверта між пластинами виникає коротке замикання, і банку повністю виходить з ладу.
Активна маса, а це свинцевий сплав з додаванням активних присадок, впливає на ємність акумуляторної батареї і на її пусковий струм. Тому хімічний склад пластин виробники тримають в секреті. Але існує загальний принцип роботи автомобільного акумулятора, який визначає хімічний склад негативних і позитивних пластин. Перші виготовляються з чистого свинцю, а другі - з оксиду свинцю.
При розрядці акумулятора, коли батарея віддає електричний струм, між негативно і позитивно зарядженими пластинами відбувається окислювально-відновна реакція. Оксид свинцю відновлюється до чистого металу, а чистий свинець, навпаки, окислюється. В результаті між пластинами переміщаються електрично заряджені іони кисню, створюючи електричний струм заданої напруги і сили.
Від кожного оксиду свинцю відділяється два іона кисню. Коли вони досягають поверхні негативно зарядженої пластини, один іон кисню вступає в хімічну реакцію з свинцем і сульфатної групою сірчаної кислоти. В результаті утворюється сульфат свинцю. Другий кисень вступає в реакцію з воднем, в результаті чого утворюється молекула води.
Чим сильніше розряджається акумулятор, тим більше на поверхні негативних пластин утворюється сульфату свинцю і тим менше стає концентрація сірчаної кислоти. Якщо розрядка акумулятора досягає критичної величини, настає ефект глибокого розряду. Концентрація сульфату свинцю стає настільки великою, що у пластини різко знижується електропровідність.
При зарядці акумулятора відбувається зворотна окислювально-відновна реакція. Під дією постійного струму сульфат свинцю розпадається на чистий свинець, сульфатну групу і іон кисню. Вода також розпадається на два іони водню і іон кисню. Іони кисню вступають в реакцію зі свинцем на позитивних пластинах, а іони водню - з сульфатною групою, утворюючи молекули сірчаної кислоти.
Важливо! Коли зарядка добігає кінця, тобто, коли на позитивних пластинах практично весь свинець окислився, а на негативних - звільнився від сульфатної групи, вільні іони кисню і водню починають активно вступати в реакцію один з одним. У кислотному електроліті ця реакція відбувається з виділенням великої кількості тепла. В повітрі навіть при відносно невеликій концентрації кисень і водень об'єднуються один з одним вибухоподібним бавовною. Його питома потужність вище займання природного газу того ж обсягу. Тому зарядку автомобільних акумуляторів слід виконувати за допомогою фірмових зарядних пристроїв.