إلكتروليت للبطاريات

يُعدّ الإلكتروليت جزءًا أساسيًا من البطارية، فبدونه لن تعمل. في هذه المقالة، سنشرح ماهيته، وكيفية إضافته، وكثافته النوعية المطلوبة، كما سنقدم بعض الجداول المفيدة.

خصائص وميزات الإلكتروليت

يتكون محلول الإلكتروليت الخاص بالبطارية من خليط من الماء المقطر وحمض الكبريتيك.

ما هو حمض الكبريتيك بالنسبة للبطارية؟

يبدو ظاهريًا كمادة زيتية ذات وزن ملحوظ. وهو عديم الرائحة ويذوب تمامًا في الماء. أثناء إنتاج الإلكتروليت لبطاريات الرصاص الحمضية، يمكن ملاحظة ارتفاع درجة الحرارة، وهذا التأثير هو المسؤول عن ذوبان الحمض.

يستخدم السائقون حمضًا قياسيًا من الدرجة الأولى (GOST 667-83) لبطارياتهم. كما يتوفر حمض عالي النقاء (GOST 142b2-78) في المتاجر، ويتميز عادةً بالخصائص التالية:

1. أحادي الهيدرات 92-94%.
2. الكثافة وفقًا للمعيار 1.830 جم/سم3.
3. الشوائب تصل إلى 0.03665% (الحديد 0.012%، أكاسيد النيتروجين 0.0001%، المنغنيز حتى 0.0001%، الكلور - 0.0005%، الزرنيخ - 0.0001%).

الماء المقطر للبطاريات

بدون هذا الماء، يستحيل ببساطة إنتاج محلول إلكتروليتي عالي الجودة. ويُحظر استخدام الهيدروجين كبديل له.₂لا يُسمح باستخدام مياه الأنهار أو مصادر المياه أو مياه الصنبور، بما في ذلك المياه الصناعية ومياه الشرب. يُسمح باستخدام مكثفات البخار، ولكن يلزم إجراء تحليل كيميائي قبل الاستخدام. خلال هذه العملية، يجب تحديد مستوى الحديد، ويجب ألا يتجاوز 0.0004%. كما يجب ألا يتجاوز مستوى النحاس 0.005%.

تُستخدم أجهزة التقطير الإلكترونية للحصول على الماء المقطر في الصيدليات والمصانع والمستشفيات والمختبرات. كما تتوفر هذه الأجهزة للمستهلك العادي. ويمكن الحصول على الماء المقطر باستخدام أجهزة مثل جهاز التقطير HR-01، وجهاز التقطير العمودي Wein، وجهاز Pervach Econom، وغيرها.

ينبغي فحص الماء الناتج عن جهاز التقطير كل ستة أشهر. تأكد من أن مستويات المواد الصلبة فيه كما يلي:

1. الكالسيوم – 1.0 ملغ.
2. الأمونيا – 5 ملغ لكل لتر.
3. الكبريتات - حتى 0.5 جم/لتر.
4. لا يزيد تركيز الأمونيوم عن 0.05 ملغم/لتر.
5. نسبة الكلوريد لا تزيد عن 0.02 ملغم/لتر.

بالإضافة إلى ذلك، يجب فحص الماء المقطر للتأكد من خلوه من النترات والحديد والمعادن الثقيلة. ويجب أن يوضح الجدول الناتج ما إذا كان هذا الماء صالحًا للاستخدام في تحضير المحاليل الإلكتروليتية. ويجب أن يتوافق مع معيار GOST 6709-72.

في منافذ البيع بالتجزئة العادية، يمكن شراء زجاجة مياه سعة 1.5 لتر مقابل 20-30 روبل.

تحضير الإلكتروليت للبطاريات

يتكون محلول الإلكتروليت الخاص بالبطارية أساسًا من محلول مائي من الهيدروجين₂لذا₄استخدم الماء والحمض وفقًا للمعايير المذكورة أعلاه. عند التعبئة، استخدم محلولًا إلكتروليتيًا بكثافة تتراوح بين 1.18 و1.24 غ/سم³. قد تستخدم محلولًا بكثافة 1.83 غ/سم³.³ ثم قسّم العملية إلى نهجين:

• قم أولاً بتحضير محلول إلكتروليتي بكثافة 1.4 جم/سم³³انتظر حتى تنخفض درجة حرارته إلى 20 درجة مئوية.
• بعد ذلك، قم بتحضير الإلكتروليت المطلوب من هذا الإلكتروليت.

سيمنع هذا النهج حمض الكبريتيك من أن يصبح ساخناً جداً.

يجب تحضير المحلول الإلكتروليتي في وعاء متخصص. يمكن أن يكون هذا الوعاء بلاستيكيًا أو فخاريًا أو من الإيبونيت. سعةهذا سينجح أيضاً. لكن لا تستخدم وعاءً زجاجياً أبداً، لأنه سيتشقق بسبب درجات الحرارة العالية.

أول شيء عليك فعله هو سكب كمية معينة من الماء المقطر₂بعد ذلك، صب الكمية المطلوبة من حمض الكبريتيك في تيار رقيق. قلّب الخليط باستمرار باستخدام قضيب زجاجي. من الأفضل أن₂لذا₄ ستضيفها على دفعات.

صبّ الحمض دائمًا في الماء. وإلا، سينتهي بك الأمر بمزيج متناثر من قطرات الحمض الخطيرة التي تتطاير في جميع الاتجاهات. قد يتسبب ذلك في حروق لجسمك وإتلاف الأشياء القريبة.

معدات الوقاية الشخصية للعمل:

1. أحذية مطاطية.
2. قفازات مصنوعة من نفس المادة.
3. بدلة عمل مصنوعة من قماش خاص.
4. نظارات للحماية.
5. مئزر مطاطي.

ستجد أدناه جداول خاصة يمكنك من خلالها فهم النسب التي يجب مراعاتها.

بيانات عن نسبة حمض الكبريتيك إلى الماء المقطر

للحصول على كثافة 1.4 جم/سم³ يجب عليك الالتزام بالبيانات الواردة في الجدول الثاني.

للحصول على كثافة قدرها 1.83 جم/سم³ استخدم المعلومات الواردة أدناه.

يُستخدم مقياس الكثافة للحصول على معلومات الكثافة. عند قياس درجة الحرارة، يجب ألا يحتوي مقياس الحرارة على أي خشب أو معدن. ينبغي إجراء القياسات عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 20 درجة مئوية.

يُعادل تدرج الكثافة مع درجة الحرارة قيمة 0.0007 غ/سم³ لكل درجة مئوية واحدة. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من 20 درجة مئوية، يُضاف تصحيح إلى بيانات الكثافة المقاسة في الحسابات. لنفترض أن درجة الحرارة الفعلية 30 درجة مئوية، ودرجة الحرارة المقاسة لدينا 20 درجة مئوية. عندئذٍ سيكون الفرق 10 درجات مئوية.⁰إذن، إليكم النتيجة: 0.0007 × 10 = 0.07 غ/سم3. أي أننا نضيف خطأً مقداره 0.007 غ/سم3 إلى بيانات الكثافة التي حصلنا عليها.

إذا كانت درجة الحرارة الفعلية 10 درجات، فسيكون الفرق بينها وبين درجة الحرارة المذكورة أعلاه 10 درجات مئوية.⁰يتم ضرب 0.0007 غ/سم³ في عشرة، ويكون التصحيح 0.007 غ/سم³. في هذه الحالة، يُطرح التصحيح من الكثافة المقاسة عند درجة حرارة 10°م.⁰.

يُحظر ملء الإلكتروليت أكثر من 25 ج⁰.

الخصائص الأساسية لإلكتروليت حمض الكبريتيك

إضافةً إلى ما سبق، ينبغي مراعاة عامل آخر. فإذا استخدمنا نفس حجم الحمض والماء، فسيكون الحجم الناتج بعد الخلط أصغر بكثير. لذا، يجب أخذ هذا العامل في الحسبان عند تحضير المحلول الإلكتروليتي. وللقيام بذلك، استخدم البيانات الواردة في الجدول.

خاصية اللزوجة

يؤثر ذلك على أداء البطاريات ذات الألواح الرصاصية. تعتمد عملية البطاريات على الانتشار، ويتوقف معدل هذا الانتشار على اللزوجة. تحدد هذه اللزوجة سرعة وصول الإلكتروليت إلى سطح ومسام الأقطاب الكهربائية أثناء التفريغ.

إذا زادت اللزوجة، سيتباطأ الانتشار. وعندما تنخفض درجة الحرارة بمقدار 25 درجة، تتضاعف اللزوجة. عند 50 درجة مئوية⁰ ويحدث هذا الارتفاع بمقدار 30 ضعفًا مقارنةً بالقيمة الطبيعية.

عندما تزداد اللزوجة، سعة البطاريةيتراجع أداء بطاريات الرصاص الحمضية في الطقس البارد. لذا، يجب مراعاة ذلك عند تركيبها. بطاريات جل.

المقاومة النوعية للإلكتروليت

لحساب ذلك، سيتعين عليك اللجوء إلى الصيغة =rS/L. وهي ذات صلة عندما تكون مقاومة الإلكتروليت الذي يشغل سعة، يقتصر على طول 1 سم ومقطع عرضي 1 سم³معنى الأحرف في الصيغة:

• L – الطول.
• r – المقاومة النوعية بالأوم سم.
• S – المقطع العرضي سم².

تتغير قيمة R لحظة تغير درجة حرارة وتركيز الإلكتروليت. المقاومة الداخليةإذا كانت البطارية صغيرة، فيجب عليك استخدام محلول إلكتروليتي ذي أقل قيمة R نوعية.

توجد معايير هذه المقاومات في هذا الجدول.

تزداد قيمة R مع انخفاض درجة الحرارة، وخاصة تحت الصفر.

في الواقع، تُعدّ درجة تجمد الإلكتروليت مؤشراً هاماً. فمع تفريغ البطارية، تنخفض كثافتها ودرجة تجمدها. وفي درجات الحرارة المنخفضة، يزداد حجم السائل، مما يؤدي إلى تلف الأقطاب الكهربائية والبطارية نفسها.

إلكتروليت بكثافة 1.29 جم/سم³³ يتميز بأدنى درجة تجمد.

تتميز بطاريات التشغيل المستخدمة في الظروف الباردة بكثافة تتراوح بين 1.26 و1.30 جم/سم³²لا يتجمد هذا المحلول الإلكتروليتي حتى في أشد الأجواء برودة.

يوضح الجدول أدناه مستويات الكثافة التي يحدث عندها التجمد.

الإلكتروليتات القلوية

يُستخدم الليثيوم والبوتاسيوم في صنعها؛ وكلاهما مواد كاوية.

البوتاس الكاوي، أو KOH اختصاراً، هو مادة بيضاء صلبة، وقابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء.₂أ. تنطلق الحرارة عند ذوبانه. ووفقًا لمعيار GOST، يتم إنتاج هذه المادة بأربع درجات:

• أعلى.
• أ
• النوع ب.
• طائرة نفاثة.

تحتوي الدرجة الأولى على ما يصل إلى 96% من البوتاس الكاوي. أما الدرجة الثانية، "أ"، فتحتوي على ما يصل إلى 92%. بينما تحتوي الدرجة الثالثة، "ب"، على 88%. أما الدرجة الرابعة، فتحتوي على شوائب أقل من الدرجة التقنية.

عند تحضير محلول إلكتروليتي من الليثيوم والبوتاسيوم، يُذاب البوتاسيوم أولاً، ثم يُضاف الليثيوم بمعدل 10-20 غرامًا لكل لتر من المحلول. بعد ذلك، يُترك المحلول لمدة 15-20 ساعة. يسمح ذلك بانخفاض درجة الحرارة وترسيب الشوائب. قبل ترك المحلول، يُغطى بإحكام.

يُسكب المحلول السائل الناتج في وعاء نظيف. ثم يُقاس تركيزه باستخدام مقياس الكثافة. إذا لزم الأمر، يُضبط التركيز إلى المستوى المطلوب. بعد ذلك، يُضاف القلوي والماء. أو يمكن استخدام محلول إلكتروليتي مركز جاهز.

ما هي الكثافة المطلوبة لبطاريتك؟ يمكنك العثور على هذه المعلومات في وثائقها الفنية. إذا لم تتضمن الوثائق أي توصيات محددة، فيمكنك استخدام محلول إلكتروليتي بكثافة تتراوح بين 1.19 و1.21 غ/سم³.³ عند درجة حرارة 15 درجة مئوية. يجب أن يحتوي أيضًا على 10-20 غ/ل من الليثيوم.

من المهم ملاحظة أن السائل الذي يتمتع بهذه الخصائص يُفضل استخدامه عند درجات حرارة لا تقل عن 20 درجة مئوية. أما عند درجات الحرارة المنخفضة، فإن كثافة تتراوح بين 1.25 و1.27 غ/سم³ تُعدّ مناسبة.³ولكن بدون استخدام الليثيوم الكاوي.

لإعادة تنشيط بطاريات الحديد والنيكل وبطاريات الكادميوم والنيكل القلوية، يتم استخدام إلكتروليت قائم على الليثيوم والبوتاسيوم بكثافة 1.255-1.279 جم/سم.³إلى جانب كل هذا، لا يزال يتعين عليك إضافة 69 جرامًا من الليثيوم الكاوي لكل لتر واحد من الإلكتروليت.

لتسهيل عملية التحضير، استخدم الجدول.

 

مدة صلاحية الإلكتروليت

يمكن تخزينها لفترة غير محددة. ولمنع تراكم الرطوبة، يُحفظ بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة. كما يجب تجنب تقلبات درجات الحرارة. لا يُعرف العمر الافتراضي الفعلي لسائل البطارية، إذ يتأثر بعوامل عديدة.

كيفية فحص الإلكتروليت في بطارية السيارة؟

ينبغي إجراء الفحص مرتين كل 12 شهرًا: قبل الشتاء وفي بداية الصيف.

الأدوات اللازمة لتنفيذ هذه العملية:

• مقياس الكثافة – يسمح لك بقياس الكثافة.
• أنبوب زجاجي بقطر 5-7 مم.

خوارزمية التحقق:

1. قم بإزالة البطارية من السيارة.
2. قم بفك جميع المقابس.
3. ضع مقياس الكثافة بحيث يكون طرفه العامل في أحد الأقسام.
4. باستخدام المصباح الموجود على الجهاز، اسحب الإلكتروليت حتى يرتفع العوام ويبدأ في الطفو دون أن يلمس جدران مقياس الكثافة.
5. يمكن ملاحظة الكثافة عند النقطة التي يتلامس فيها القضيب والإلكتروليت.
6. دوّن المعلومات التي تلقيتها على ورقة.

ينبغي تكرار إجراء مماثل مع كل مجموعة بطاريات.

قلّما يستخدم الناس محلول الإلكتروليت المُحضّر منزلياً للبطاريات هذه الأيام. ما عليك سوى زيارة أي متجر وشراء المادة اللازمة مقابل مبلغ زهيد. هذا سيوفر عليك الوقت ويحمي حياتك!