Автомобильный аккумулятор давно стал для нас привычным предметом быта, таким же обыкновенным, как горшок с цветком на подоконнике или урчащий холодильник в углу.
Но всегда ли так было? Какие секреты хранит тяжелый пластиковый ящик с двумя клеммами-ушками? Какую опасность несет в себе АКБ и как правильная утилизация помогает ее избегать? Несколько интересных фактов об автомобильных аккумуляторах и их утилизации.
- С чем у вас ассоциируется карликовое княжество Люксембург? Оказывается, именно там, на рубеже XIX и XX веков инженер Анри Тудор сконструировал свинцово-кислотный аккумулятор с добавлением сурьмы. Эта модель до сих пор является наиболее популярной в мире, изменена лишь доля сурьмы в сплаве и доведена до оптимальной энергоотдача.
- До начала 50-х годов автомобильные аккумуляторы имели напряжение 6В. Больше было и не нужно: мощность двигателя малая, бортового оборудования по самому минимуму, буквально, 4 фары и дворники.
- У американских индейцев Команча изобретения, полученные от белых, называются не заимствованным из английского языка словом, а описательным оборотом. Так, автомобильный аккумулятор именуется у них «ящиком с молниями». Так и представляется: «Мне ящик с молниями на 55 молний в час, для азиатской огненной колесницы, пожалуйста».
- С советского времени в умах автомобилистов закрепился такой миф: при низкой забортной температуре нужно перед запуском двигателя включить на несколько минут дальний свет фар. Так, как будто, аккумулятор «прогреется» и будет лучше работать. Однако, закон Джоуля-Ленца мягко говоря не подтверждает эти выкладки. По нему получается, что аккум если и нагреется, то на несколько сотых-десятых градуса. А испытания вообще дают обратный эффект: батарея после разряда небольшими токами охлаждается, потому как реакция восстановления диоксида свинца на положительном электроде является эндотермической.
- Впрочем, специалисты дают ответ, откуда появился такой миф: конструктивные особенности сурьмянистых аккумуляторов 60-70-х годов требовали такого разогрева, современные же батареи рассчитаны на максимальную отдачу энергии с первой секунды работы.
- Регулярная езда зимой в режиме пробок способна разрядить даже исправный аккумулятор. Низкое число оборотов двигателя не позволяет генератору восполнить энергию, потраченную на частый запуск двигателя. Все бы ничего, но на морозе аккумулятор намного хуже принимает заряд, чем при плюсовых температурах. Дебет не сходится с кредитом и можно конкретно встать. Выход прост: более частая зарядка снимет всякие риски.
Езда зимой в пробках способна разрядить аккумулятор
- Аккумулятор, зачастую, размещен очень близко к двигателю, а пространство под капотом не охлаждается достаточно хорошо. Это крайне плохо влияет на любой аккумулятор: при температуре от 50-70 градусов реакция кислотно-щелочного обмена протекает с меньшей отдачей, не говоря уже о температуре кипения. Так что, чем дальше аккумулятор расположен от двигателя, тем лучше для автомобилиста.
- Если вам говорят, что какая-то модель аккумулятора является «самой лучшей» – вас жестоко обманывают. Дело в том, что у каждого класса АКБ есть свои заметный плюсы и минусы. Гелевые батареи дороги и неустойчивы к перепадам напряжения, при высоких электротехнических показателях. Кальциевые – неустойчивы к глубокому разряду, зато им не страшен саморазряд и обслуживать их не нужно. Малосурьмянистые, наоборот, можно разряжать хоть до нуля, но раз в 4-7 месяцев они нуждаются в доливе дистиллированной воды и манипуляциях с ареометром. Словом, каждому автомобилю – свой класс аккумулятора, по обстоятельствам и нужде автомобилиста.
- Ставить на машину аккумулятор большей емкости, чем рекомендовано, можно. Генератор так и так восполнит потраченную энергию (пере- и недозаряд невозможен, если, конечно, не поставить на «Оку» АКБ на 190 А/ч), стартер не сгорит при пуске, ведь берет он всегда одинаковый объем тока. А попыток на завод авто в лютую стужу больший по емкости аккумулятор даст больше. Поэтому, иметь под капотом небольшой запас в 5-10 А/ч точно не повредит.
- Нельзя заменять аккумулятор при запущенном двигателе автомобиля. Связанные с отключением и подключением клемм скачки в энергосети могут вывести из строя электронику автомобиля. Если уж это нужно сделать во что бы то ни стало, для минимизации скачка нужно, перед съемом батареи, включить все электрооборудование авто. Следующая подключается быстрыми движениями, без множественных касаний выводов клеммами. При этом, обороты двигателя должны быть холостым, без малейшей нагрузки.
- Затраты энергии для переработки АКБ с извлечением свинца в 4 раза меньше, чем при переработке природных свинцовых руд. Для производства 1 тонны свинца необходимо около 60 тонн свинцовой руды или всего лишь 2 тонны использованных аккумуляторов.
- Из 100 аккумуляторов, сданных в утиль, будут получены сурьма, свинец, окись свинца и полипропилен для 50-80 новых аккумуляторов!
- За один год переработка вторичных металлов в мире позволяет сберечь ресурсы, достаточные для того, чтобы обогреть и осветить около 150 млн частных домов, то есть, каждого десятого дома на Земле!
- Если один АКБ измельчить до коллоидного состояния и рассеять получившийся порошок с воздуха, его хватит, чтобы превысить предельно допустимый уровень загрязнения во всей Московской области.
- Серная кислота, слитая из одного аккумулятора, повреждает 400 кубометров почвы.
Первый в мире аккумулятор, идентичный современному автомобильному, был создан французом Гастоном Планте в 1856 году, за 26 лет до изобретения, собственно, автомобиля.
Никто не станет спорить с тем, что изобретение батареи привело к определенному техническому прорыву в современном мире. Алессандро Вольта, итальянский ученый, начиная в 1799 году работу над разработкой первого гальванического элемента, использовал тот факт, что электрический заряд может перемещаться между различными веществами.
Существуют различные схемы изготовления батареи, однако их основной принцип действия и конструкции является неизменным в любой из этих версий. Каждая имеет два электрода. Анод, передающий отрицательно заряженные частицы-электроны, а второй - катод. Когда их соединят в один контур, электроны придут в движение и возникнет ток.
Человек использует его для различных целей - освещения помещений или для чистки зубов электрической щеткой.
В чем заключается работа батареи?
Обычного движения электронов и перемещения их из одной субстанции в другую недостаточно. Как мы знаем из уроков физики, одноименные заряды отталкиваются, поэтому определенное количество электронов, накопленных на катоде, делает невозможным присоединение последующих.
Поэтому, чтобы все работало правильно, внутри батареи происходит процесс выравнивания зарядов, так как положительные ионы перемещаются от анода к катоду через электролит (жидкий, гелевый или твердый). Именно благодаря электролиту аккумулятор может работать - в нем движутся положительные ионы, тогда как по внешней стороне проходят электроны. Для зарядки аккумуляторов от сети переменного тока используются понижающие трансформаторы 220-220 Вольт. Они снижают величину переменного тока до необходимого уровня, затем специальное выпрямительное устройство делает из переменного тока постоянное, уже пригодным для зарядки аккумулятора.
К примеру, литий-ионные батареи, которые используются для питания ноутбуков и мобильных телефонов, имеют графитовый анод. Он покрыт атомами лития, а катод изготовлен из вещества, создаваемого на базе этого химического элемента. Когда аккумулятор работает, электроны из атомов лития от анода достигают катода через внешний контур. После отдачи электронов атомы лития обретают положительный заряд, поэтому притягивают электроны, которые собираются на катоде.
Они перемещаются туда благодаря тому, что могут проходить через электролит. Тот факт, что ионы двигаются, приводит к нарушению баланса зарядов и способствует дальнейшему процессу течения электрического тока - по крайней мере, до тех пор, пока хватит лития на аноде.
Зарядка аккумулятора - что это?
Зарядка аккумулятора – обратный процесс. Электрическое напряжение, которое подается к электродам, приводит к тому, что электроны и ионы лития движутся в сторону графита. Этот процесс вызывает накопление энергии.
Пока Вольта проектировал первую батарею, он пытался скопировать работу органов некоторых рыб. Они способны вырабатывать электрический ток. Скорее всего, ученый использовал метод проб и ошибок, в конечном счете, создав желаемую батарею. Предполагается, что Вольта не знал о движении положительных зарядов по внешнему контуру.
Да, действительно, прошло целых 100 лет, прежде чем ученые достигли единого мнения о принципе работы аккумулятора…
Интересное видео о работе батареек: Гальванические элементы
В каждом автомобиле трудится аккумуляторная батарея. Без нее автомобиль просто тонна металла, неспособная сдвинуться с места. Мы постарались собрать 10 самых интересных фактов об автомобильном аккумуляторе. Итак, знаете ли вы что..
1. Напряжение 12 Вольт, указанное на корпусе автомобильного аккумулятора , на самом деле соответствует состоянию критически разряженной батареи. Полностью заряженная имеет напряжение 12,7 Вольт.
2. Токовыводы АКБ делают разной толщины, для того чтобы невозможно было перепутав полярность, подключить клеммы в авто и сжечь процессор.
3. Рабочая емкость всегда ниже номинальной на 15-25%. Вы никогда без нанесения ущерба батарее не выкачаете всю номинальную емкость. Почему? Технологии изготовления АКБ шагнули вперед. На смену сурьмянистым, пришли кальциевые и гибридно-кальциевые аккумуляторы, а методы измерения емкости разрядом до напряжения 10,5 Вольт по ГОСТу остались с 50-х годов. Современные АКБ не переносят разрядов ниже 11,5-12,0 Вольт.
4. "Необслуживаемых" батарей, у которых вода не растрачивается при эксплуатации, не существует в природе. Это слово - маркетинговый ход производителей аккумуляторов. Вода участвует во всех реакциях протекающих в аккумуляторе: разряде и заряде. Этот процесс называется электролизом. Вода разлагается на кислород и водород. Водород покидает батарею через вентиляционные отверстия, а кислород вступает в реакцию с положительными электродами, окисляя их. Воду необходимо доливать минимум раз в год! АКБ без отверстий для долива воды, имеют запрограммированное ограничение срока эксплуатации: когда уровень электролита достигнет отметки min.
5. Лабиринты в крышках АКБ существуют для того, чтобы водород мог беспрепятственно покидать батарею, а электролит при наклоне аккумулятора задерживался и не выплескивался через вентиляционное отверстие.
6. Аккумулятор химический источник тока и на него действует закон Аррениуса о влиянии температуры на скорость протекания реакций. Зимой аккумулятор хуже усваивает и отдает заряд.
7. "Суперсовременные" аккумуляторы гелевые и AGM были изобретены в 20-х годах прошлого столетия.
8. В инструкциях по обслуживанию и зарядке даже очень известных производителей сохранились "странные" советы, которым ни в коем случае не нужно следовать. Например завершать зарядку 1-3 часовым поддержанием напряжения 16 Вольт. Напомним, что максимально напряжение заряда свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора 14,4 Вольта. Выше - напряжение мощного электролиза воды.
9. Непонятно зачем даты производства своих батарей все производители зашифровывают.
10. Современные батареи действительно служат гораздо меньше, чем их предшественники из 90-х; однако нынешние аккумуляторы обладают гораздо более высокими токовыми характеристиками.
Сегодня в нашей «школе фиксиков» - беседа о батарейках.
Что бы мы делали без этих «палочек-выручалочек», которые позволяют нам пользоваться электричеством там, где нет никаких розеток и проводов! Мы берем с собой в лес фонарик, слушаем музыку на пляже, в поездке у нас всегда под рукой фотоаппарат, а малыши выносят на улицу движущиеся игрушки… И везде работают батарейки!
Но откуда же в этих маленьких трубочках берется электрический ток, заставляющий работать все устройства? Попробуем разобраться.
Сначала мы с вами еще раз послушаем фиксипелку про батарейки и посмотрим клип, сделанный режиссером-аниматором Алексеем Будовским. А потом – поговорим о том, как устроены батарейки, и об истории их изобретения.
У обычной, «одноразовой» батарейки есть и другое название – «гальванический элемент» . Электрический ток в нем появляется из-за химического взаимодействия веществ.
Впервые этот способ получения электричества был придуман знаменитым итальянским физиком Алессандро Вольта. Именно в честь него была названа единица измерения электрического напряжения – 1 вольт.
А название «гальванический элемент» дано в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани из Болоньи. Еще в 1791 году он сделал важное наблюдение – только не сумел его правильно истолковать. Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества - если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры. Или если оно просто прикасается к двум металлическим предметам. Но Гальвани подумал, что это электричество есть в теле самой лягушки. И назвал это явление «животным электричеством». Вольта повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. Он заметил, что если мертвая лягушка касается предметов из одного металла - например, железа - никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод - появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется (с помощью проводника, которым и оказывалось в опытах Гальвани тело лягушки) химическая реакция.
После множества опытов с разными металлами Вольта сконструировал столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке: внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д.
И в итоге столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем - отрицательным электричеством.
А теперь возьмите обычную батарейку и посмотрите: вы увидите, что на одном ее конце нарисован плюс, а на другом – минус. Это почти тот же самый «Вольтов столб». Только за двести лет он стал гораздо меньше. Первый-то, сделанный Алессандро Вольтой, был высотой в полметра. Представьте такую огромную батарейку!
Это изобретение стало сенсацией –– о нем говорили, что «это снаряд, чудеснее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины». Ведь это был первый в истории химический источник тока, пригодный для практического применения.
Для самых любознательных
Современные батарейки устроены, конечно, немного иначе – в них уже нет ни металлических дисков, ни войлочных пластинок, пропитанных раствором кислоты. Но принцип тот же – батарейка содержит в себе химические вещества-реагенты, в состав которых входят два разных металла. В батарейке есть два электрода – положительный (анод) и отрицательный (катод). Между ними – жидкость-электролит: раствор, который хорошо проводит электрический ток и участвует в химической реакции. Когда металлы начинают взаимодействовать через этот раствор, возникает движение заряженных частиц из анода к катоду – и вырабатывается электрическая энергия.
Для экспериментаторов
Делаем сами «Вольтов столб»
Можно попробовать - только вместе со взрослыми! - в домашних условиях сделать свое маленькое подобие «Вольтова столба».
Вам понадобятся:
1) Монетки, обязательно медные (российские 50 и 10 копеек, чистые!)
2) Уксус, или раствор лимонной кислоты, или очень сильно солёная вода (электролит)
3) Алюминиевая фольга
4) Бумажка
5) Прибор, измеряющий электрическое напряжение - мультиметр.
Берём бумажку, и режем на квадратики так, чтобы ими можно было закрыть монетку. Вымачиваем бумажные квадратики в электролите. Далее начинаем строить батарейку. Складываем компоненты по схеме монетка - бумажка - кусочек фольги - монетка - бумажка - кусочек фольги - ... и т.д.
Повторяем операцию, пока не закончится терпение/фольга/монетки/электролит. Когда что-либо закончится, берём мультиметр и меряем напряжение.
