Меню

Водород выделяющийся при зарядке аккумулятора



Водород выделяющийся при зарядке аккумулятора

29.01.09 | Рубрика: Обслуживание аккумулятора. Просмотры: 103 108

Discharged Battery

Наверное, не существует такого автолюбителя, которому б не приходилось заряжать автомобильный аккумулятор в своей квартире. Забыл выключить магнитолу и все- аккумулятор сел,- нужно заряжать. Да, можно подзарядить в гараже — если это летом, а если зимой — ну никак не хочется бегать в гараж и следить за процессом зарядки. Вот и тянем в квартиру.

И вот, после зарядки у вас, и у ваших родных что-то разболелась голова. На погоду – посетуете вы. А нет, — скажу я вам – виновником есть не погода, а ваш аккумулятор, а именно те процессы, которые в нем происходят во время зарядки. Именно об этом и пойдет дальше речь.

При подзарядке аккумулятора в воздух помещения выделяется сернистый газ, мышьяковистый водород (арсин), сурмилистый водород (стибин), хлористый водород и другие. Высокая концентрация этих токсических газов в воздухе очень вредна для человека. А именно такая концентрация, превышающая все допустимые нормы, и создается в квартире, если автолюбитель в ней заряжает аккумулятор. В результате у всех членов семьи резко ухудшается самочувствие, нередко появляются кашель, головная боль.

Но токсические вещества оказывают неблагоприятное воздействие не только в те часы, когда происходит зарядка аккумулятора. Они оседают на стенах, мягкой мебели, одежде, -словом, на всем, что есть в квартире, и в течение длительного времени выделяются в воздух помещения. Специалисты называют этот процесс вторичным загрязнением.

К тому же, во время зарядки аккумулятора выделяется к тому же большое количество водорода, который, соединяясь с содержащимся в воздухе кислородом, становятся взрывоопасным. Взрыв может произойти от малейшей искры, зажженной спички, огонька сигареты.

Не меньшую угрозу представляет собой и серная кислота, которую заливают в аккумулятор при его подзарядке. Нередки случаи, когда пролитая на пол кислота самовоспламеняется.

Зарядка аккумулятора в домашних условиях влечет за собой и перегрузку электросети, что может привести к загоранию изоляции электрических проводов.

Вот почему заряжать аккумуляторы можно только в специально приспособленных для этого помещениях.

Источник

Водород выделяющийся при зарядке аккумулятора

Батарея Тип 24/4 EPZS 420 Вольт 48 Ампер 420 3 шт
Батарея 0,5 EPZS 0775SC Вольт 48 Ампер 775 1 шт

Заряжаются от зарядного устройства:
Старт Pro8 Pulse Т 48/140 2 шт.

Вот и все.
Кислотная — это категория Д.
А так читайте ПУЭ, ГОСТ Р МЭК и СП12 с пособием.

И можно ли считать производственным помещение, в котором располагаются два зарядных устройства (исполнение взрывозащищенное), провод (исполнение нг, как минимум) от них тянется в другое помещение и там уже заряжаются аккумуляторы. Или уже категорию Д и не заморачиваться.

Система «Гарант» на 31.03.2015:

Правила устройства электроустановок

Глава 4.4. Аккумуляторные установки
(Согласована с Госстроем СССР 20 ноября 1975 г.; утверждена Главтехуправлением и Госэнергонадзором Минэнерго СССР 12 мая 1976 г. Внесены изменения Решением Главтехуправления Минэнерго СССР N Э-12/81 от 6 ноября 1981 г.)

4.4.2. Помещения аккумуляторных батарей, в которых производится заряд аккумуляторов при напряжении более 2,3 В на элемент, относятся к взрывоопасным класса B-la (см. также 4.4.29 и 4.4.30).

Дополнительно. Тяжпромэлектропроект, «Рекомендации по проектированию освещения помещений со взрывоопасными зонами», таблица 1.1 Классы взрывоопасных зон некоторые помещений производственных предприятий, разд. 13. Аккумуляторные установки
http://www.gosthelp.ru/text/Rekomend.

О категории помещения.

ПУЭ, п. 4.4.27. Помещения аккумуляторных батарей относятся к производ-ствам категории Е и должны размещаться в зданиях не ниже II степени огнестойкости по противопожарным требованиям СНиП 21-01-97 Госстроя России.

Как следует из указанного пункта, в ПУЭ не внесены изменения после отме-ны ОНТП 24-86/МВД СССР, сейчас такой категории нет.

ЕвгенияК ® [30.03.2015 3:27:17] и другие пробуют применить типовой поход (СП12), не слишком-то получается.

Ближе всех к истине gweenblade ® [30.03.2015 12:56:19].

А вообще я бы советовал использовать в данном вопросе «Указания по проектированию зарядных станций тяговых и стартерных аккумуляторных батарей», разработчик: Тяжпромэлектропроект, 05.03.1974. Статус на 30.03.2015: Действует (с изм. 2001 г.), http://www.normacs.ru/Doclist/doc/10.

Кстати, Указания согласованы с ГУПО Министерства внутренних дел СССР (письмо № 7/6/637 от 14 февраля 1974 г.), Госэнергонадзором Министерства энергетики и электрификации СССР (письмо № 17-22 от 4 декабря 1973 г.).

Читайте также:  Пусковое устройство для аккумулятора автомобиля osram battery start 200

Подход в Указаниях абсолютно логичный, через количество выделяющегося водорода.
П. 34.Количество водорода VH2, л, выделяющегося из тяговых кислотных или щелочных аккумуляторов во время заряда, определяется по формуле

где I — наибольший зарядный ток, A; t — время заряда, ч.

Время заряда батарей можно принимать для аккумуляторов ТЖН 7 ч (для ТЖН-950 —8 ч); ТКН 6 ч (для ТКН-950 —8 ч); свинцовых аккумуляторов — 10-12 ч или по табл., п. 35 Указаний. По другим аккумуляторам можно использовать данные из паспортов или иной техдокументации на АБ заводов-изготовителей.

Еще вот здесь:
http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/. приведена формула для расчета избыточного давления взрыва для АБ.

Если свободный объем помещения АБ превосходит это значение, то расчет-ное давление взрыва в помещении будет менее 5 кПа и помещение АБ следует относить к категории Д. При этом в верхней части помещения будет иметь место взрывоопасная зона класса В-Iб (согласно гл. 7.3 ПУЭ 6 изд.) или класса 3 (согласно проекту главы 7.3. ПУЭ 7 изд.).

Источник

Как проверить зарядку аккумулятора в домашних условиях?

Внимание: Зарядку автомобильного аккумулятора производить в хорошо проветриваемом помещении, при заряжании аккумулятора выделяется взрывоопасные газы (кислород и водород).

Химическая реакция в аккумуляторе

Аккумуляторная батарея может заряжаться и разряжаться много раз. Приведем четыре этапа зарядки/разрядки аккумулятора.

  • Заряжен. Полностью заряженный аккумулятор содержит в положительной пластине(электроде) губчатый свинец (Pb), а в отрицательной диоксид свинца (PbO2) и электролит состоящий из серной кислоты (H2SO4) и воды (H2O)
  • Разряжение. Когда аккумулятор разряжается, электролит становится разбавленным, а пластины сульфицируются. Электролит разделяется на водород (H2) и на сульфат (SO4). Водород (H2) соединяется с кислородом (O) из положительной пластины и формирует больше воды. Сульфат соединяется с свинцом (Pb) и формирует сульфат свинца (PbSO4)
  • Разряжен. При полном разряде обе пластины покрыты сульфатом свинца (PbSO4) и плотность электролита мала, разбавлена водой (H2O)
  • Заряжение. При заряде происходит обратный процесс. Сульфат (SO4) покидает пластины и соединяясь с водородом (H2) формирует серную кислоту (H2SO4). Освобожденный кислород (O2) объединяется с свинцом (Pb) и формирует диоксид свинца (PbO2). Происходит активное формирование пузырьков газов, с положительных пластин пузырьков водорода, а с отрицательных пузырьков кислорода.
Этапы зарядки автомобильного аккумулятора

Для зарядки аккумулятора используется метод постоянного тока и постоянного напряжения (CC/CV). При этом методе регулируемое напряжение на клеммах достигает своего предела и затем падает в результате насыщения.

  1. Первый этап наполнение ( BULK). Зарядка постоянным током, силой тока 10% Ah от емкости аккумулятора. Дает большую часть заряда и занимает почти половину времени. Аккумулятор получает около 70% заряда в течении 5-8 часов (с использованием автоматической зарядки). В конце этого этапа в аккумуляторной батарее напряжение будет 14,1- 14,8 В. при температуре 26,7 градусов, и скорость поглощения тока уменьшится.
  2. Второй этап впитывание ( ABSORPTION) (Добавочная зарядка) . Происходит при постоянном напряжении и меньших токах. Он обеспечивает равномерное распределение заряда и насыщенность. Сила тока уменьшается до 2% от емкости и уменьшается кипение. Например, если аккумулятор емкостью 50 Аh, то остаточная сила тока, будет 1 Аh, при этом аккумулятор получает оставшиеся 30% заряда. Это очень важный этап для состояния аккумуляторной батареи, он обеспечивает стабилизацию заряда и электролита. Если не проводить добавочную зарядку, то свинцовые электроды (пластины) будут сульфатированы и со временем не смогут брать полный заряд
  3. Третий этап поддерживание ( FLOAT) является опциональным. Он поддерживает напряжение в аккумуляторе на уровне 13,0-13,8 В. Режим силы тока будет 1% от емкости аккумулятора. Поддержание заряда FLOAT может длится бесконечно
  4. Этап стабилизация заряда ( EQUALIZATION) опциональный, проводится для уравновешивания плотности электролита и выходного напряжения в каждой ячейке аккумулятора. Стабилизация поможет убрать расслоение электролита, выпадение концентрированной кислоты вниз ячейки. Также помогает бороться с сульфатацией свинцовых пластин. Вам следует провести стабилизацию если:
  • Разность плотности электролита ячеек составляет больше 0.03 с учетом температурной компенсации
  • Если в одной из ячеек в электролите больше воды чем в других
  • Если уровень заряда SoC измеренный ареометром не соответствует уровню заряда SoC измеренному вольтметром или мульти метром

Стабилизация заряда EQUALIZATION проводится в течении 1-3 часов

Производим стабилизацию заряда аккумулятора

Перед началом следует внимательно прочитать инструкцию производителя аккумуляторной батареи, раздел Этап стабилизация ( Equalization). Обязательно убедитесь, что производитель разрешает процесс стабилизации ( AMG, гелевые и необслуживаемые)

Читайте также:  Аккумулятор для lg spirit bl 52uh

Требуемые инструменты: зарядное устройство с регулируемой силой тока и регулируемым напряжением, ареометр, термометр, дистиллированная вода.

  • Проверьте уровень электролита, он должен полностью накрывать пластины
  • Аккумулятор должен быть полностью заряжен
  • Выкрутите крышки, для ослабления внутреннего давления
  • Следуйте указаниям производителя какое выставить напряжение
  • Если не доступно, то выставите напряжение по таблице ниже
  • Ставим уровень постоянного тока 5% от емкости АКБ
  • После подключения, начнется сильное закипание в ячейках и обильное выделение газов
  • Измеряйте температуру корпуса аккумулятора, не допускайте превышения температуры 51,5 градусов для «мокрых» ячеек и 37,8 градусов для гелевых и AMG аккумуляторов (При превышении температуры отключите и дайте остыть аккумулятору)
  • Проверяйте каждый час плотность в каждой ячейке
  • Остановите процесс, когда кипение ячеек станет равномерным и плотность перестанет расти
  • Следите за процессом выкипания воды, доливайте дистиллированную воду если будут обнажаться пластины, но не переливайте

Добавочная зарядка типов аккумуляторов при постоянном напряжении

Источник

Как предотвратить взрыв водорода в тяговом аккумуляторе

У взрыва аккумуляторов обидные причины — спешка, неаккуратность водителей, ошибки в обслуживании. При этом у свинцово-кислотных батарей есть одна особенность, которая повышает риск взрыва — это выделение водорода при зарядке. О тонкостях работы с такими аккумуляторами рассказывает Александр Логинов, генеральный директор компании «Энергоэлемент», которая продает и обслуживает все типы тяговых аккумуляторов.

Водород настолько взрывоопасен, что при концентрации в воздухе более 4% способен сдетонировать без внешнего воздействия, сам по себе. Столько водорода накопится за 2 часа, если мы возьмем пять самых ходовых батарей 48 В 500 А·ч и поставим заряжаться без вентиляции в типовой зарядной комнате. Но на деле такой концентрации не потребуется: достаточно тонкой струйки газа и искры — и аккумулятор рванет.

Почему образуется водород

Выделение водорода в свинцово-кислотных аккумуляторах — естественный процесс. Однако при ошибках в обслуживании этот газ образуется сверх меры. Чтобы разобраться, что это за ошибки, рассмотрим сначала, откуда вообще берется водород в батарее.

Зарядка аккумулятора проходит в три фазы. Первая — основной заряд, вторая — дозаряд и третья — перемешивающий или уравнительный заряд.

В первой фазе батарея принимает ток высокой мощности, а напряжение постепенно растет. Вся энергия поступает в пластины электродов и идет на восстановление свинца.

Вторая фаза начинается, когда напряжение достигло нужного уровня. Далее оно остается постоянным, а ток падает, пока батарея не зарядится до 100%. Сколько бы тока мы ни вливали после этого, пластины уже не смогут его принять.

Излишек тока будет уходить в воду и запустит ее электролиз — вода начнет разлагаться на молекулы кислорода и водорода. Аккумулятор «закипит» и будет выделять огромное количество энергии. Это и есть третья фаза.

Считается, что такого кипения нужно избегать. На деле не совсем так. Непродолжительное кипение аккумулятора необходимо: пузырьки газа поднимаются вверх и перемешивают разные по плотности слои электролита, чтобы выровнять. А вот затягивать кипение нежелательно.

Инженер забыл поднять в тягаче сидушку во время заряда. Водород скопился под герметичной крышкой и рванул, когда водитель включил зажигание

Что усиливает выделение водорода

Зарядка трансформаторными устройствами с профилем WoWa. У зарядных устройств есть коэффициент перезаряда — он показывает, какой излишек энергии идет на третью фазу. Современные высокочастотные устройства подают разный ток в зависимости от фазы, а их коэффициент перезаряда равен 1,03—1,07. В отличие от них трансформаторные зарядные устройства WoWa подают ток постоянной мощности. Коэффициент перезаряда таких устройств составляет 1,2, то есть третья фаза начинается раньше, а водорода выделяется больше.

Зарядка горячей батареи также приводит к раннему началу третьей фазы. Чем выше температура, тем ниже напряжение, при котором начинается электролиз воды. Фактически из-за этого в не успевшей остыть батарее третья фаза начнется одновременно с первой. Батарея критически нагревается — до 90 градусов, это ведет к коррозии электродов и перерасходу воды. Если после заряда открыть крышку для долива воды, капли горячего электролита полетят наружу.

Зарядка аккумулятора без одного из элементов. Зарядное устройство подает ток высокой мощности, пока не получит нужное напряжение. Так как прибор заряжает не отдельные аккумуляторные элементы, а батарею в целом, нужное напряжение равно сумме напряжения всех элементов. Это число записано в профиле зарядного устройства, и прибор не может сделать перерасчет, если какого-то элемента нет. В итоге оставшиеся элементы получают перенапряжение, а избыток энергии идет в электролиз воды.

Читайте также:  Теплообменники для теплового аккумулятора

Работа на старых аккумуляторах более одного разряда в день. На новом аккумуляторе литр воды испаряется за пять-семь циклов работы, а на старых — за один-два. Чем ниже уровень электролита, тем больше внутри элемента пространства для скапливания водорода. Это особенно опасно для техники с высокими аккумуляторами, например, узкопроходных высотных штабелеров.

Как происходит взрыв

В крышках для долива воды в аккумулятор есть отверстия диаметром 2 мм — через них водород выходит их элемента. Это удобнее, чем каждый раз открывать крышку с риском выплеснуть кислоту на корпус.

После зарядки водород еще какое-то время выходит наружу и скапливается в пазухах крышек. Если не дождаться полного выветривания, газ может взорваться. К взрыву приводят искры, сильный нагрев, открытое пламя, а также короткое замыкание — из-за коррозии перемычек, оголенных проводов, трещин в пластиковой обшивке.

Чаще всего изоляция разрушается, когда водители торопятся приступить к погрузке и забывают об аккуратном обращении. Например, тянут силовой кабель не за коннектор, а за провод, из-за чего место соединения оголяется. В спешке забывают поправить провода и придавливают их батареей или сидушкой — пара таких ударов и изоляция лопается.

Если тянуть силовой кабель не за коннектор, изоляция на проводах отходит. Незащищенные «+» и «−» оказываются на расстоянии двух сантиметров, замыкание между ними — вопрос времени

Мы занимаемся обслуживанием аккумуляторов и не раз сталкивались с последствиями взрыва водорода. Вот некоторые случаи из нашей практики.

Пример 1. У узкопроходных высотных штабелеров и погрузчиков с грузоподъемностью от двух тонн через аккумулятор идет ток мощностью 1000 А·ч. Опасность в том, что он может раскалить всю проводку батареи. К тому же у такой техники высокие аккумуляторы и места для скопления водорода много.

В этом примере у штабелера из-за коррозии перегревалась одна из перемычек батареи. Водитель не выждал паузу и начал работу, когда концентрация водорода под крышкой была максимальной. Перемычка перегрелась и водород сдетонировал. Взорвался один элемент. На поставку нового из Европы ушло четыре недели — все это время батарея простаивала.

Пример 2. К замыканию привело использование неизолированной траверсы для подъема аккумулятора. Когда изоляция изнашивается со временем, возрастает риск попасть деталями траверсы на оголенные элементы «+» и «−» батареи, например, в этом случае — на поврежденные болты.

Неизолированная траверса может вызвать искру или привести к замыканию

Пример 3. Когда водители ставят аккумулятор в технику, то в спешке забывают о мерах безопасности. Складская техника массивная, а места для батареи впритык — можно пережать провода.

При установке аккумулятора в электропогрузчик водитель не рассчитал высоту подъема и угол наклона тележки. Провода прижало к корпусу и взорвалось 12 элементов. Куски пластика с кислотой разлетелись вокруг и только случайно не попали в водителя.

Пример 4. Водитель ричтрака не поправил силовой кабель, когда задвигал аккумулятор. Провода попали между ним и бортом ричтрака, и их срезало. Произошло короткое замыкание и 6 элементов взорвались. Ситуацию усугубило то, что батарею почти не обслуживали, уровень электролита был низкий, а места для водорода много.

Попавшие между батареей и техникой провода срезало. Взрыв был такой силы, что повредил стенку аккумулятора

Пример 5. Во время заряда аккумулятор находился в тягаче и был закрыт сидушкой с герметичной крышкой — инженер забыл ее поднять. Водород накапливался под крышкой, да еще сверх меры, потому что батарею заряжали без одного элемент. Взрыв произошел прямо под водителем, когда он включил зажигание. Парень получил контузию, из ушей пошла кровь. К работе он смог вернуться только через две недели. А аккумулятор стоимостью 11 тысяч евро вышел из строя.

Иногда к взрыву приводит халатность механиков, например, когда начинают чистить клеммы, не отключив батарею от зарядного устройства. Такая забывчивость — все равно что уехать с заправки, не вынув пистолет из бака.

При работе со свинцово-кислотными батареями важно соблюдать требования ГОСТа по утилизации водорода из зарядной комнаты. Как правило, к недостаточной вентиляции приводит плохая вытяжка или одновременная зарядка слишком многих аккумуляторов. Однако вместо того, чтобы устранить нарушения, компании порой предпочитают откупиться от пожарного надзора.

Мы рекомендуем установить в зарядной комнате датчик водорода, следить за состоянием изоляции всех элементов батареи и делать паузу в 15 минут после заряда. Надеемся, наш опыт поможет компаниям предотвратить чрезвычайные ситуации.

Источник