Десульфатация аккумулятора автомобиля — способы восстановления своими руками.

Несмотря на то, что технологии производства современных кислотных аккумуляторов для автомобилей шагнули далеко вперёд, решить все проблемы с их эксплуатацией до сих пор не удаётся. Одной из самых серьёзных является сульфатация пластин, которая приводит к потере емкости. По статистике более 60% замен батарей вызвано именно этим явлением.

В то же время автомобилисту вполне под силу собственными руками произвести десульфатацию, значительно продлив срок службы АБ.

Механизм сульфатации, ее опасность.

При эксплуатации в банках аккумуляторной батареи интенсивно протекают химические процессы:

Активные вещества (свинец на отрицательном электроде и оксид свинца на положительном) вступают в реакцию с содержащейся в растворе электролита серной кислотой.

Pb + PbO_{2 +} H₂SO₄ -> PbSO₄ + H₂O

Продуктами реакции являются сульфат свинца и вода.

Имеет место и обратный процесс — распад молекул сернокислого свинца на ионы и восстановление на пластинах свинца и его окисла, а в растворе электролита молекул серной кислоты.

PbSO₄ + H₂O -> Pb + PbO_{2 +} H₂SO_4.

Первая реакция характерна для разряда аккумулятора, вторая протекает во время его зарядки. В результате во время разряда плотность электролита (из-за уменьшения количества серной кислоты) снижается, а при заряде — увеличивается

Именно явление осаждения на пластинах образующегося во время разряда сульфата свинца называется сульфатацией.

Эта соль представляет собой нерастворимый кристаллический осадок, с низкой эектро- и теплопроводностью. Ее отложения на пластинах:

• существенно уменьшают площадь поверхностей и массу активных веществ участвующих в реакциях, что приводит к снижению емкости аккумулятора;
• увеличению внутреннего сопротивления и падению эффективности процесса заряда батареи;
• локальному перегреву и повышению вероятности теплового разрушения материала пластин.

В рабочем цикле (заряд-разряд) обмен происходит постоянно, но распад сернокислого свинца оказывается не полным, что со временем приводит к накоплению его на поверхностях электродов и появлению проблем в работе АКБ. Особенно ярко проявляются негативные эффекты в случае длительного глубокого разряда. Это позволяет соли завершить образование крупных кристаллов, которые трудно поддаются разрушению при обратном воздействии (заряде).

Таким образом, наибольшую опасность с точки зрения сцльфатации представляют:

• Длительные простои авто с выключенным двигателем и подключенным аккумулятором, во время которых имеет место процесс разряда;
• Хранение заполненной электролитом не заряженной батареи (или длительное хранение без периодической подзарядки);
• Короткие промежутки заряда и частые интенсивные разряды АКБ (например, при движении в городском цикле, когда длительность поездки невелика, а запуск двигателя с максимальной нагрузкой для батареи – явление частое);
• Отсутствие дозаряда до номинальных значений при помощи сетевым ЗУ;
• Глубокие разряды АКБ.

Влияет на процесс и температура. В холодное время года при запуске остывшего двигателя значительно растут пусковые токи и, соответственно нагрузка на АКБ, что приводит к интенсивному разряду. В то же время при работе генератора на заряд, распад кристаллов соли в холодном электролите идет достаточно медленно. В теплое время года при высокой температуре в подкапотном пространстве скорость кристаллизация сульфата возрастает, что приводит к ускоренному покрытию рабочей поверхности отложениями, особенно при недозаряженном аккумуляторе.

Словом, процессы деградации АКБ из-за отложения солей имеют место практически всегда. Это требует от автомобилиста постоянного контроля за состоянием батареи и своевременного ее обслуживания, в том числе проведения десульфатации собственными силами.

Чем опасна сульфатация?

При отложении на электродах сернокислого свинца наблюдается:

• Значительное увеличение объема пластин при снижении пористости поверхности. Возрастают механические нагрузки, что может привести к деформации и даже разрушению электродов.
• Появление слоя неактивного вещества снижает интенсивность химических процессов. Наряду с уменьшением площади активной поверхности это приводит к потере емкости.
• Низкая электропроводность отложений приводит к увеличению внутреннего сопротивления. В результате уменьшается КПД процесса заряда, увеличивается внутреннее падение напряжения на источнике, что вызывает увеличение токовых нагрузок, в том числе и на сам АКБ, его перегрев, переразряд и, как следствие, более интенсивную сульфатацию.

Когда необходимо проверить батарею и провести десульфатацию?

При правильной эксплуатации срок службы аккумулятора составляет 3-5 лет. Но его можно значительно увеличить, если периодически производить очистку пластилин от налета — десульфатацию. Выполнение этой операции один раз в 2-3 года позволит обойтись без замены АКБ 6 и более лет.

Эти же действия необходимы и в том случае, когда налицо явные признаки сульфатации:

• В обслуживаемых аккумуляторах при выкрученных пробках видны пластины, покрытые светлым (серебристо-бурым) налетом (именно так выглядит сульфат).

• Заряд батареи при номинальном токе происходит очень быстро (в пределах 30 минут), затем электролит вскипает;
• Аккумулятор не держит заряд – полностью заряженный он не может провернуть стартер и запустить двигатель, а при постоянной, даже небольшой нагрузке (например, включенных фарах) быстро разряжается.
• Замеры емкости (если есть соответствующее оборудование) показывают катастрофическое (до 10-40%) ее падение.

Как проводится десульфатация?

Удалить образовавшийся на пластинах налет можно несколькими способами:

• Механическим;
• Химическим;
• Электрохимическим.

Механический способ потребует демонтажа части корпуса, извлечения и разборки пакетов пластин и очистку их от налета скребками, щетками и т.д. Задача эта — либо для промышленного оборудования, либо для умельцев, которым не жаль собственного времени, сил и здоровья (пары серной кислоты и свинец могут представлять серьезную опасность). Не менее сложна и дальнейшая сборка АБ после обслуживания.

 Однако, изредка такой метод очистки все же практикуется.

Химическая десульфатация.

Метод основан на использовании веществ, которые хорошо растворяют сульфат свинца и остаются инертными к остальным материалам конструкции батареи.

Используется при этом раствор Трилона В – натриевой соли органической (этилендиаминтетрауксусной) кислоты (2% от веса раствора) и аммиака (5% от веса) в дистиллированной воде. Основной компонент – весьма специфическое соединение, которое реагирует со многими катионами, превращая нерастворимые соли в растворимые. Широко распространено в промышленности, однако для частного владельца автомобиля приобретение его может казаться затруднительным.

Процесс десульфатации достаточно прост:

• Готовят раствор Трилона В (пропорции упоминались выше);
• Полностью заряжают АКБ;
• Сливают электролит;
• Промывают банки дистиллированной водой (2-3 раза);
• Заливают приготовленный раствор и оставляют не менее чем на 60 минут (об окончании активного процесса можно судить по прекращению газовыделения);
• По завершении активной фазы раствор сливают;
• Осуществляет промывку банок 1-2 раза дистиллированной водой;
• Заливают новый электролит и полностью заряжаютАБ.

Электрохимический метод.

Такие технологии десульфатации основаны на разложении сернокислого свинца в процессе заряда. Чаще всего встречаются несколько вариантов, отличающихся условиями работы оборудования, временем процессов и результатами.

Длительное восстановление АКБ в щадящем режиме используется, если владелец автомобили располагает значительным запасом времени для обслуживания аккумулятора.

• Из банок АБ полностью сливают электролит;
• Заливают ёмкости дистиллированной водой так, чтобы пластины были полностью покрыты.
• Выставляют на зарядном устройстве и подключают к клеммам батареи. Поскольку дистиллированная вода — плохой проводник, ток заряда будет небольшим. Контролируют начало процесса по интенсивности газообразования — если газ выделяется активно, напряжение следует снизить.
• В таком состоянии оставляют систему на 5-15 дней. Постепенно сульфат свинца разрушается, в воду поступают молекулы серной кислоты, превращая ее в слабый электролит.
• Периодически производят замеры плотности, если она не меняется процесс можно прекращать.

Гораздо чаще применяют другую технологию, позволяющую добиться восстановления пластин в течение двух-трёх дней. Для этого:

• Первоначально измеряют плотность электролита во всех банках.
• Подключают зарядное устройство, устанавливая ток заряда аккумулятора в пределах 0.04 номинальной емкости (например, для АБ 50Ач это величина составит 2А). Такой щадящий режим необходим для предотвращения закипания.
• Устройство остаётся подключённым в течение 8ч.
• Отключают ЗУ и выдерживает паузу порядка 14ч. За это время концентрация и плотность электролита во всём объёме успевает выровняться.
• Процесс повторяют три-четыре раза, измеряя каждый раз плотность электролита.

Видео на примере зарядника Вымпел 55.

На последней циклах она должна оставаться неизменной и вырасти по сравнению с начальными.

Аналогичный результат получают при использовании ЗУ с циклическим режимом работы. Программируют цикл заряд-разряд таким образом, чтобы токи были приблизительно одинаковыми (зарядный может быть больше), и устанавливают интервалы порядка 5-8 часов. По окончании 4-5 циклов проверяют результат, измеряя емкость батареи или плотность электролита.

Видео на примере зарядного устройства Полюс-912Т.

Иногда используются и более радикальные методы, когда заряд ведется при больших токах. В этом случае происходит кипение с выделением паров кислоты, кислорода и водорода, электроды батареи ударно возбуждаются, что приводит к интенсивному разрушению отложений на поверхностях. Такая технология опасна для здоровья человека за счет выделения токсичных веществ и взрывоопасной газовой смеси. Кроме того, такой метод может привести и к совершенно противоположному результату – сульфат не восстанавливается, а выпадает в осадок или собирается в некоторых местах на пластинах, что может привести к замыканию и выходу АКБ из строя полностью.