Какая плотность должна быть электролита: какая должна быть, как проверить, как поднять?


0
Categories : Разное

Содержание

Повышение плотности электролита в АКБ

В холодное время года или после длительного простоя могут появиться проблемы с запуском двигателя. Это происходит из-за севшей АКБ. Длительная зарядка батареи не помогает справиться с этой проблемой, если плотность электролита значительно снизилась.

Почему снижается плотность

Плотность электролита изменяется во время использования аккумулятора. Когда батарея теряет заряд, показатель понижается, и наоборот. Очень низкая плотность электролита связана со следующими причинами:

  • Влияние низких температур в течение длительного времени;
  • Перезаряд АКБ, вследствие чего происходит выкипание электролита;
  • Регулярное добавление воды.

Воду в электролит доливать можно, но перед этим нужно проверять его плотность и не проводить процедуру без необходимости. Делайте замеры в каждой банке. Нормальные значения – от 1,25 до 1, 29. Чем холоднее регион, тем выше должна быть плотность.

Как повысить плотность

Чтобы провести процедуру повышения плотности, следуйте плану.

  1. Зарядите батарею (если АКБ разряжена, то при добавлении раствора, поднимется концентрация серной кислоты – пластины разрушается).
  2. Температура электролита должна быть от 20 до 25 градусов.
  3. Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам.
  4. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25.
  5. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.
  6. Потрясите аккумулятор, чтобы новый раствор перемешался со старым.

Что делать при минимальной плотности

Если уровень упал ниже 1,18 долив электролита не поможет. Используйте аккумуляторную кислоту − у нее очень высокая плотность (1,84). Заливайте кислоту по описанной выше схеме. Выполняйте процедуру в защитной одежде, перчатках и маске в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Следите, чтобы кислота не попала на кожу – может появиться ожог.

Повышение плотности зарядным устройством

Повысить плотность электролита можно при помощи слабого тока. Такой способ требует больше времени. 

  1. Полностью зарядите АКБ.
  2. Жидкость начнет выкипать, произойдет испарение дистиллированной воды.
  3. Общий уровень электролита понизится.
  4. Долейте новый электролит необходимой плотности.
  5. Сделайте замеры ареометром.
  6. Если показания недостаточны, повторите процедуру, пока плотность не достигнет 1,25 г/см3.

Не спешите выбрасывать аккумулятор, если машина стала плохо заводиться. Попробуйте восстановить АКБ методом повышения плотности электролита. Это займет немного времени, но продлит жизнь батареи на несколько сезонов и сэкономит деньги.

А чтобы продлить жизнь своему акб, соблюдайте простые правила ухода. Читайте.

какая она должна быть в норме (зимой и летом)

Все, кто имел дело с аккумуляторными батареями, знают, что их основными характеристиками являются номинальное напряжение и емкость заряда. Но для поддержания работоспособности АКБ не менее важным является такой параметр как плотность аккумулятора. Конечно, на самом деле речь идет о плотности электролита, находящегося в аккумуляторной батарее. Но зачастую используется именно это жаргонное выражение. Контролировать концентрированность электролита так же необходимо, как и регулярно заряжать источник тока.

На что влияет плотность электролита

В большинстве аккумуляторных батарей применяются свинцовые пластины, а рабочая среда – серная кислота, разбавленная водой. Насыщенность раствора, измеряемая в грамм/см3, и является той характеристикой, которая влияет на способность аккумулятора накапливать заряд для последующей работы.

Схема устройства свинцово-кислотной АКБ

Концентрация кислоты в растворе электролита и работоспособность аккумуляторной батареи напрямую связаны между собой.

  • При малой плотности падает и способность источника тока накапливать ту емкость заряда, которая обеспечивает его рабочие характеристики. При малой плотности батарея быстрее разряжается и не выдает положенный максимальный ток.
  • Если величина этого параметра опустится ниже определенного значения, то в мороз вода в электролите может замерзнуть, и аккумулятор полностью выйдет из строя.
  • Но при высокой плотности резко ускоряется процесс сульфатации свинцовых пластин. Это означает, что при слабом заряде АКБ на них образуется свинцовый сульфат, который уже не преобразуется при заряде обратно в свинец. Это также приводит к уменьшению способности накапливать необходимый заряд, а с течением времени – к полному выходу батареи из строя.

Поэтому важно поддерживать значение этого параметра в соответствии с установленными и проверенными нормами. Значительное уменьшение или превышение нормативных значений не способствует продуктивной работе аккумуляторной батареи.

Холод, при котором возможно замерзание содержимого батареи, показаны на рисунке.

Точка замерзания водно-кислотного раствора в зависимости от его плотности

Нормативные показатели электролитической плотности

Наверняка многие автолюбители, знакомые с проблемами поддержания работоспособности аккумуляторов, знают цифру 1,27 г/см3. Именно такой считается оптимальная плотность, при которой кислотные аккумуляторы способны максимально реализовывать свои возможности.

Но это значение справедливо не для всех типов аккумуляторов и их рабочих назначений. К тому же оптимальная плотность меняется для разных температур, при которых приходится работать батарее. Поэтому оптимальные значения зимой и летом будут несколько отличаться.

Назначение свинцово-кислотных аккумуляторов

  • Стартерные АКБ предназначены для выдачи максимально возможного тока при запуске различных двигателей. Это, в первую очередь, автомобильные АКБ. Нормативное значение плотности для них 1,26 – 1,28 г/см3.
  • Тяговые АКБ должны обеспечивать работу электродвигателей постоянным током в течение длительного времени. Одно из их применений – электрокары и другие движущие средства на электрической тяге. Наилучшее значение плотности электролита для этих АКБ тоже находится в пределах 1,26 – 1,28 г/см3.
  • Стационарные АКБ применяют для питания любых электрических схем и приборов. Обычно находятся на одном месте в помещении. Для них рекомендована пониженное значение 1,22 – 1,24 г/см3.

Зависимость от температуры работы

Изменяется окружающая температура – изменяются и значения плотности водно-кислотного раствора. При возрастании температуры способность аккумуляторной батареи накапливать заряд увеличивается примерно на 1% с каждым градусом. С понижением температуры, естественно, эта способность уменьшается. Поэтому рекомендуется в холодную погоду держать АКБ при повышенных плотностных значениях, а для жаркой погоды – снижать эти показатели.

Работоспособность АКБ при различных температурах в зависимости от плотности

Конечно, никто не будет заниматься изменением при каждом скачке погоды. Просто перед наступлением холодов полезно немного увеличить аккумуляторную плотность, а перед летним сезоном – понизить ее. Кроме того, существуют нормы оптимальной плотности для районов с различным климатом. Этих нормативных значений полагается придерживаться круглый год, за редкими исключениями. Для разных регионов считается нормальной:

  • В холодном климате 1,27 – 1,30 г/см3
  • В средней полосе 1,25 – 1,28 г/см3
  • В теплых районах 1,22 – 1,25 г/см3

Более подробно эти нормативы указаны в таблице.

Нормативные значения плотности электролита АКБ для различных температурных условий

Как проверить плотность электролита в кислотном аккумуляторе

Для проверки этой характеристики выпускаются простые измерители, называемые автомобильными ареометрами или денсиметрами. Их работа основана применении закона Архимеда, то есть способности груза погружаться на разную глубину в зависимости от плотности жидкости. Конструктивно ареометр содержит:

  • Стеклянную или пластиковую колбу.
  • Стеклянный поплавок с грузом и нанесенными на нем делениями, соответствующими измеряемым значениям.
  • С одной стороны колбы одевается резиновая груша, предназначенная для засасывания электролита внутрь колбы.
  • С противоположной стороны – резиновый носик, через который происходит забор жидкости из заливного отверстия АКБ.

Измеряемое значение определяется по той черте на поплавке, до которой доходит жидкость, набранная в ареометр.

Автомобильный ареометр с одним поплавком

Существуют более простые ареометры, в которых в колбе находятся несколько грузиков-палочек с разным весом у каждой. На каждом грузике (или на самой колбе напротив него) нанесено соответствующее значение плотности. Результат измерения определяется по максимальному значению всплывших грузиков. Такой ареометр более дешевый, но не обладает достаточной точностью.

Автомобильный ареометр с несколькими поплавками

Само измерение ареометром проводится так:

  • Носик ареометра опускается в аккумулятор через заливное отверстие. Есть приборы не с резиновым, а с пластиковым носиком. В этом случае нужно погружать его в электролит осторожно, чтобы не повредить свинцовые пластины.
  • С помощью груши в колбу набирается электролит. Для ареометров с одним поплавком нужно контролировать количество набираемой жидкости. Ее должно быть столько, чтобы поплавок свободно плавал внутри колбы. Но нельзя набирать и много жидкости. Тогда поплавок может упереться в верхний край колбы. Показания ареометра в этом случае будут недостоверны.
  • После забора жидкости смотрим – напротив какой риски на поплавке находится ее уровень. Цифры рядом с риской покажут значение плотности.
    Для ареометров с несколькими поплавками значение плотности определяется по всплывшим поплавочкам. Плавающий грузик с максимальным числом на нем как раз и показывает результат измерения.

Получение показаний с помощью ареометра

Для аккумуляторных батарей из нескольких элементов проверка проводится отдельно в каждой банке.

Обычная цена деления в аккумуляторных ареометрах составляет 0,01 г/см3. Но выпускаются ареометры и с более точной шкалой.

После окончания измерений необходимо тщательно промыть ареометр дистиллированной водой.

Условия, при которых следует проводить измерения

Прежде чем начать замеры концентрированности электролита, необходимо придерживаться несложных правил. А в некоторых случаях придется корректировать показания ареометра в зависимости от условий, при которых они были получены.

Самым необходимым условием является поддержание требуемого уровня жидкости в самой АКБ. Плотность будет замерена правильно, но для безопасной работы батареи необходимо будет довести уровень до нормы. А это приведет к изменению плотности.

Степень заряженности АКБ

Плотность электролита меняется при заряде/разряде аккумулятора. При разряде она уменьшается, при заряде – увеличивается. В зависимости от степени разряда аккумуляторной батареи значения меняются следующим образом.

Зависимость показаний ареометра от степени заряда батареи

Вряд ли можно точно определить уровень разряда. Поэтому сначала необходимо полностью зарядить аккумулятор, подождать несколько часов, и только потом проводить измерения.

Если с водно-кислотным раствором проводились какие-либо действия – долив дистиллированной воды или самой кислоты, то не стоит замерять плотность сразу после них. Необходимо подождать, пока долитая жидкость полностью перемешается в аккумуляторе.

Температура при проведении измерений

Калибровка стандартных ареометров ориентируется на температуру +25 °С. Для получения наиболее точных показаний замеры плотности электролита нужно проводить при такой же температуре. Зимой тестируемую АКБ надо занести в теплое место и дать ей прогреться до нужной температуры. Но не стоит проводить измерения буквально в домашних условиях. Раствор кислоты может случайно испортить мебель или одежду. Лучше воспользоваться отапливаемым помещением, приспособленным для таких работ.

Если же нет возможности проводить измерения при рекомендованной температуре в 20 – 25 °С, то можно сделать замеры при любой температуре, а затем воспользоваться корректировочной таблицей:

Корректировочные значения для измерений при разных температурах

Регулярные проверки плотности электролита в аккумуляторе позволят не только поддерживать его в оптимальных условиях для работы, но и своевременно выявить возможные проблемы и неисправности.

Обслуживание и зарядка Тюменского Аккумулятора

  • 1.1 Во время обслуживания батареи запрещается курить и пользоваться открытым пламенем
  • 1.2 Для заливки сухозаряженных батарей использовать специально приготовленный электролит. При попадании электролита на открытые участки кожи немедленно промойте это место проточной водой, затем раствором кальцинированной соды.
  • 1.3 При работе с металлическим инструментом не допускайте коротких замыканий на батарее
  • 1.4 Заряд аккумуляторной батареи проводите в хорошо проветриваемом помещении
  • 1.5 Не допускайте переворачивания аккумуляторной батареи, не наклоняйте ее на угол более 45 градусов .

  • Хранение батарей

  • 2.1 Перед постановкой АКБ на хранение необходимо обеспечить, чтобы АКБ была полностью заряжена.
  • 2.2 Для хранения батареи устанавливаются выводами вверх.
  • 2.3 Не храните батареи вблизи с отопительными приборами.
  • 2.4 Не храните батареи под прямыми лучами солнца.
  • 2.5 Аккумуляторные батареи рекомендуется хранить в сухих неотапливаемых помещениях. Допустимая температура хранения от — 30 до + 40 оС.
  • 2.6 Срок хранения не залитых электролитом батарей — до 36 месяцев с момента изготовления, при этом сухозаряженность батарей гарантируется в течение 12 месяцев с момента изготовления

    Срок хранения залитых электролитом и заряженных батарей без подзаряда — до 3 месяцев с момента изготовления. После этого срока плотность электролита проверять каждый месяц. При снижении плотности электролита более чем на 0,03 г/смЗ батареи подзарядите, как указано ниже..


  • Подготовка аккумуляторных батарей к работе

  • 3.1 Ввод в эксплуатацию сухозаряженных батарей
  • 3.1.1 Электролит для заливки сухозаряженных батарей приготавливается из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. Плотность электролита, заливаемого в батарею, а также плотность электролита в полностью заряженной батарее должна быть:

    — для умеренного климата -1,28 ± 0,01 г/см3;

    — для тропического климата — 1,23 ± 0,01 г/см3.

  • При определении реальной плотности электролита следует учесть температурную поправку и воспользоваться следующей формулой: р„ = р, +0,0007 (t- 25)

    где р„ — плотность электролита, приведенная к 25 °С, г/см3;

    р. — фактически измеренная плотность электролита, г/см3;

    t — температура электролита при измерении, °С.

  • 3.1.2 Температура заливаемого в батарею электролита должна быть от + 15 до + 30 °С. Перед заливкой электролита в батарею необходимо срезать выступы или проколоть или иным способом разгерметизировать вентиляционные отверстия. Электролит в батарею заливайте до уровня 15-20 мм над верхней кромкой пластин.
  • 3.1.3 Не ранее чем через 20 минут и не позднее чем через 2 часа после заливки батареи замерьте плотность электролита. Если плотность электролита понизилась менее чем на 0,03 г/см ‘, то батарея готова к эксплуатации. Если плотность электролита понизилась на 0,03 г/см1 и более, то батарею следует подзарядить, как указано в п 3.3.
  • 3.2 Ввод в эксплуатацию залитых батарей
  • 3.2.1 Готовность к эксплуатации батарей, поступивших с электролитом, проверяйте по плотности электролита или путем измерения напряжения на полюсных выводах батареи. Если плотность электролита ниже 1,26 г/см3 или напряжение меньше 12,5 В (25,0 В для батарей с номинальным напряжением 24 В), батарею следует подзарядить, как указано ниже.
  • 3.3 Заряд батареи.
  • 3.3.1 При заряде присоедините положительный вывод батареи к положительной клемме источника тока, а отрицательный вывод батареи — к отрицательной клемме источника тока. Пробки на батарее должны быть вывернуты. Включите батарею на заряд, если температура электролита в ней не выше 35 «С.
  • 3.3.2 Батарею заряжайте током, равным 0,1 от емкости батареи (например, для батареи 6CT-55L зарядный ток равен 55 0,1=5,5 А). Заряд ведется до тех пор, пока не начнется обильное газовыделение во всех аккумуляторах, а напряжение и плотность электролита не останутся постоянными в течение 2-х часов. Плотность электролита после заряда должна быть 1,28 ± 0,01 г/см’, а напряжение на полюсных выводах не менее 12,6 В (25,2 В для батарей с номинальным напряжением 24 В).
  • 3.3.3 Если для заряда используются зарядные устройства, работающие при постоянном напряжении, заряжайте батарею при напряжении 14,8 В (29,6 В для батарей с номинальным напряжением 24 В). Для батарей, изготовленных по технологии Са/Са, зарядное напряжение 16,0 В. В процессе заряда ток будет снижаться. Заряд ведите до тех пор, пока зарядный ток перестанет изменяться.
  • 3.3.4 Во время заряда периодически контролируйте температуру электролита. В случае если температура превысит 45°С, уменьшите зарядный ток наполовину или прервите заряд на время, необходимое для снижения температуры электролита до 30 С.
  • 3.3.5 В конце заряда, при необходимости, откорректируйте уровень и плотность электролита дистиллированной водой.
  • 3.3.6 Для выравнивания плотности электролита, после заряда следует выдержать батарею не менее 30 минут в состоянии покоя. В дальнейшем это позволит добиться стабильной эксплуатации батареи.

  • Эксплуатация аккумуляторных батарей

  • 4.1 Эксплуатация аккумуляторных батарей на транспортных средствах допускается только при исправном генераторе и реле-регуляторе. Напряжение, поступающее от генератора двигателя автомобиля на аккумуляторную батарею, должно быть 13.8-14,4 В (27,6 — 28,8 В для батарей с номинальным напряжением 24 В). Несоблюдение данного условия приводит к досрочному выходу батареи из строя и аннулирует гарантию.
  • 4.2 Пуск двигателя производите кратковременным включением стартера (3-5 сек). Если попытка пуска не удалась, то сделайте перерыв в течение 1 минуты. И только после этого можно повторить попытку пуска. После пяти неудавшихся попыток необходимо снять батарею с автомобиля и зарядить ее, а на автомобиле проверить систему зажигания, подачу топлива и электрооборудование автомобиля.
  • 4.3 Во время эксплуатации батареи не реже одного раза в месяц:
  • — проверяйте надежность крепления аккумулятора в посадочном гнезде;
  • — проверяйте и, при необходимости, очищайте батарею от пыли и грязи. Электролит и влагу,
  • попавшие на поверхность батареи удаляйте ветошью, смоченной раствором
  • кальцинированной соды;
  • — проверяйте и при необходимости прочищайте вентиляционные отверстия;
  • — проверяйте уровень электролита и, при необходимости, доливайте дистиллированную воду до нормального уровня, при этом категорически запрещается доливать электролит и кислоту;
  • — проверяйте надежность соединения контакта клемма-вывод. Полюсные выводы батареи и клеммы всегда должны быть чистыми и сухими. Во избежание окисления рекомендуется покрыть полюсные выводы и клеммы консистентной смазкой (литол. солидол, технический вазелин).
  • 4.4 Не реже одного раза в квартал (в холодное время года — не реже одного раза в месяц) проверяйте плотность электролита, которая должна соответствовать значению п.3.1.1. Если плотность электролита ниже на 0,03 г/смЗ от нормы и более, батарею подзарядить согласно п 3.3.
  • Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе?

    Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб.

    Что делать при низкой плотности электролита?

    Чтобы повысить плотность электролита в АКБ можно воспользоваться одним из представленных способов:

    1. Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
    2. Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
    3. Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации.

    Как меняется плотность электролита при зарядке аккумулятора?

    Почему плотность меняется при разрядах и зарядах? При заряде батарея начинает поглощать дистиллированную воду из электролита, поэтому концентрация начинает расти. Разрушаются так называемые «соли серной кислоты», которые оседают на пластинах. У полностью заряженной батареи она составляет 1,27 – 1,29 г/см3!

    Как повысить плотность электролита в аккумуляторе?

    Как повысить плотность

    1. Зарядите батарею (если АКБ разряжена, то при добавлении раствора, поднимется концентрация серной кислоты – пластины разрушается).
    2. Температура электролита должна быть от 20 до 25 градусов.
    3. Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам.

    Нужно ли заряжать аккумулятор после доливки дистиллированной воды?

    Когда электролит уже «набрал» свою плотность, а зарядный ток не отключился (если ток большой – это еще хуже), то вода из электролита потихоньку выкипает. Это значит, что позднее потребуется доливка дистиллированной воды в электролит до необходимого уровня. … если долили воду – сразу ставьте на зарядку.

    Какая плотность должна быть у аккумулятора 60 ампер?

    Как проверить плотность аккумулятора

    Процент заряженности Плотность электролита г/см³ (**) Напряжение аккумулятора В (***)
    100% 1,28 12,7
    80% 1,245 12,5
    60% 1,21 12,3
    40% 1,175 12,1

    Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

    Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра. Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях.

    Что будет если плотность электролита низкая?

    Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена.

    Как можно проверить плотность аккумулятора?

    Проверка плотности проводится ареометром. Для этого трубку помещают в заливное отверстие и откачивают часть жидкости. Электролит нужно проверять в каждой банке. Рекомендуем проводить проверку при температуре 20-30 °C., тогда стандартными показателями будут 1.27 – 1.29.

    Каким током заряжать аккумулятор после доливки воды?

    Чтобы измерить плотность электролита после доливки в него воды или после пуска двигателя стартером, предварительно надо батарею зарядить током 2-3 А в течение 20-30 мин или дать ей постоять 1-2 часа без зарядки для того, чтобы выровнялась плотность электролита.

    Что надо залить в пустой аккумулятор?

    Не всегда достаточно долить воды в банки и на этом успокоиться, но главное это то, что доливать в аккумулятор нужно только дистиллированную воду. Электролит добавляйте лишь в крайнем случае, если причиной его низкого уровня является выплескивание.

    Какая должна быть плотность в аккумуляторе летом?

    Лето В летний период аккумуляторная батарея имеет проблему, связанную с потерей большого количества жидкости. Плотность рекомендуется держать на 0,02 г/см3 ниже значения, которое требуется по стандартам.

    Сколько должна быть плотность электролита

    Анализ электролита из аккумулятора и замер его плотности помогает владельцу автомобиля судить о его химическом состоаянии. Плотность кислотосодержащей жидкости внутри банок АКБ зависит от очень многих факторов, поэтому важно уметь правильно определять значение этого параметра в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

    Что такое плотность электролита

    Плотностью любого физического тела или жидкости считается, как отношение массы вещества к занимаемому объёму. Этот параметр для жидкости, заливаемый в банки свинцового аккумулятора, выражается в граммах на кубический сантиметр.

    Определить плотность вещества визуально не представляется возможным поэтому для измерения этого параметра используют специальное устройство.

    Чем можно померить плотность электролита

    Замерить концентрацию электролита можно с помощью медицинского шприца объёмом 10 см3 и точных цифровых весов. Работа выполняется следующим образом:

    1. Пустой шприц без иглы кладётся на весы и показания измерительного прибора записываются в блокнот.
    2. На шприц одевается тонкая резиновая трубка, которая опускается в одну из банок аккумулятора.
    3. В шприц набирается ровно 10 мл кислотосодержащей жидкости.
    4. Шприц, без резиновой трубки, кладётся на весы и результат измерения снова записывается.
    5. Производятся несложные арифметические вычисления:
    6. Из массы шприца с электролитом вычитается масса пустого медицинского изделия.
    7. Получившееся значение делится на 10.

    В результате получится точное значение плотности в одной банке. Таким образом нужно измерить этот показатель во всех банках.

    Каждый раз осуществлять измерение таким образом невыгодно ни по затраченному времени, ни по удобству выполнения процедуры. Намного удобнее и проще произвести измерение плотности кислотосодержащей жидкости аккумулятора с помощью ареометра.

    Он состоит из специальной колбы с находящимся внутри поплавком. Внутренняя деталь поплавка имеет свинцовую огрузку поэтому при закачивании в ёмкость жидкости, эта деталь устанавливается строго в вертикальном положении. На поверхности поплавка имеется градуированная шкала, по которой можно узнать точное значение плотности электролита аккумулятора.

    Почему может повыситься или понизиться плотность электролита

    Изменение концентрации электролита может произойти по следующим причинам:

    1. При изменении уровня заряженности батареи (прямая корреляция).
    2. При негерметичном корпусе аккумулятора. Если в нем есть трещины или пробки плохо прикручены, то будет уходить жидкость и при доливке дистиллированной воды плотность будет снижаться.
    3. Добавление электролита вместо дистиллированной воды, при испарении жидкости в летнее время (увеличение плотности).
    4. Неправильно приготовленный электролит. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть при самостоятельном добавлении кислоты в воду.
    5. Интенсивное испарение воды из банок в летний период.

    Как правило, установить причину изменения концентрации электролита в домашних условиях не составляет большого труда, но чтобы правильно определить величину такого отклонения, необходимо знать, какое значение является эталонным.

    Какая плотность электролита в аккумуляторе должна быть

    Технические требования по плотности электролита могут существенно отличаться для кислотных аккумуляторов, эксплуатируемых в различных климатических условиях.

    Какая должна быть плотность электролита зимой

    Необходимость в поддержании концентрации серной кислоты в электролите на более высоком уровне обусловлено опасностью замерзания жидкости при низких температурах воздуха. Полностью заряженный аккумулятор должен обладать плотностью смеси 1,27 – 1,28 г/см3. Тогда он легко переносит морозы до минус 70 градусов.

    При падении плотности до 1,20 г/см3 жидкость гарантированно превратиться в лёд уже при температуре минус 30 градусов. В результате кристаллизации, жидкость значительно увеличивается в объёме, поэтому при эксплуатации машины в зимний период необходимо тщательно следить за тем, чтобы аккумулятор был полностью заряжен. Невыполнение этого требования приведёт к разрушению внутренних пластин устройства, что станет причиной полной неработоспособности аккумуляторной батареи.

    Плотность
    электролита (г/см3)
    Степень
    заряженности (%)
    Замерзание
    электролита ©
    1,27 100 -60
    1,26 94 -55
    1,25 87,5 -50
    1,24 81 -46
    1,23 75 -42
    1,22 69 -37
    1,21 62,5 -32
    1,2 56 -27
    1,19 50 -24
    1,18 44 -18
    1,17 37,5 -16
    1,16 31 -14
    1,15 25 -13
    1,14 19 -11
    1,13 12,56 -9
    1,12 6 -8
    1,11 0,0 -7

    Какая должна быть плотность электролита летом

    Летом исключается вероятность образования льда внутри банок аккумулятора, но в обслуживаемых аккумуляторных батареях плотность может произвольно повышаться за счёт испарения воды.

    Эксплуатация АКБ с повышенной концентрацией электролита приводит к существенному снижению эксплуатационного срока батареи, вследствие более агрессивного воздействия кислотосодержащей жидкости на сепараторы. Чтобы избежать подобных негативных последствий, в обслуживаемых моделях, следует производить регулярный контроль уровня электролита в летний период и при необходимости разбавлять смесь дистиллированной водой.

    Как проверить плотность аккумулятора

    Если плотность электролита необходимо замерять регулярно, то без ареометра не обойтись. Осуществляется процедура замера следующим образом:

    1. Выкручиваются пробки аккумуляторной батареи.
    2. Узкая часть вводится в банку.
    3. Груша, находящаяся в верхней части прибора, сжимается. Затем необходимо отпустить резиновую верхнюю часть, чтобы образовавшееся отрицательное давление способствовало наполнению резервуара измерительного прибора кислотосодержащей жидкостью.

    Определяется концентрация электролита по его уровню на градуированной шкале поплавка. Таким несложным методом производится измерение в каждой банке аккумуляторной батареи.

    Как измерить плотность в необслуживаемом аккумуляторе

    Необслуживаемые аккумуляторы не имеют в своей конструкции закрываемых технологических отверстий. Это означает, что производителем не была предусмотрена возможность самостоятельного измерения плотности электролита в течение всего срока службы АКБ.

    Для умельцев такая особенность конструкции необслуживаемого аккумулятора не является непреодолимой преградой на пути улучшения состояния устройства, в работе которого наблюдаются значительные отклонения от нормы. Они превращают необслуживаемую модель аккумулятора в обслуживаемую при помощи дрели, которым в середине каждой банки делаются отверстия значительные отверстия.

    В отверстиях метчиком нарезается резьба, а для изготовления пробки используется пластиковый прут подходящего диметра, на котором с помощью плашки делается определённого диаметра и шага резьба. Получившуюся пластиковую шпильку разрезают на 6 отрезков длинной по 3 – 4 см. Самодельные пробки вкручиваются в сделанные ранее отверстия и далее батарея эксплуатируется как обслуживаемая.

    Есть другой популярные метод. Скраю, в крышке просвердивают 6 маленьких отверстий, через которые можно будет получить полноценный доступ к жидкости в каждой банке аккумулятора.

    Замерив электролит таким образом, герметичность элемента питания можно восстановить при помощи силиконового герметика. Чтобы при проведении герметизации вещество не попало внутрь аккумулятора, рекомендуется с помощью самодельного проволочного крючка попытаться выпрямить часть пластмассы, которая была продавлена в процессе изготовления отверстия.

    При механическом повреждении корпуса аккумулятор слетает с гарантией, и в случае допущения ошибки она может выйти из строя. Мусор провалившийся в банки также может снизить продолжительность жизни батареи.

    Как поднять плотность в аккумуляторе

    Падает плотность электролита, обычно, при добавлении дистиллированной воды в аккумуляторную батарею, имеющую негерметичный корпус. В этом случае обычно наблюдается разная концентрация в банках. Если плотность в аккумуляторе невозможно выровнять во всех банках до приемлемого значения зарядным устройством, то производят замещения части кислотосодержащей жидкости свежим заводским электролитом. Корректировка плотности электролита выполняется в такой последовательности:

    1. Из проблемной банки с помощью груши удаляется максимально возможное количество электролита.
    2. В банку заливается свежая кислотосодержащая смесь.

    Если в результате подобных действий в банках не происходит достаточного увеличения плотности, то процедуру следует повторить.

    Как понизить плотность АКБ

    Работа аккумулятора с повышенной плотностью электролита может негативно отразиться на его работоспособности, поэтому при наличии в банке электролита, концентрация которого выше 1,28 проводят процедуру позволяющую снизить концентрацию серной кислоты.

    Процесс понижения плотности производится таким же образом, как и при выполнении процедуры повышения концентрации раствора, но вместо электролита в аккумулятор добавляется дистиллированная вода. То есть, вначале из проблемной банки удаляется часть электролита, а затем объём восполняется химически чистой водой.

    Плотность электролита в аккумуляторе очень важный параметр у всех кислотных АКБ, и каждый автовладелец должен знать: какая плотность должна быть, как её проверить, а самое главное, как правильно поднять плотность аккумулятора (удельный вес кислоты) в каждой из банок со свинцовыми пластинами заполненных раствором h3SO4.

    Проверка плотности – это один из пунктов процесса обслуживания аккумуляторной батареи, включающий так же проверку уровня электролита и замер напряжения АКБ. В свинцовых аккумуляторах плотность измеряется в г/см3. Она пропорциональна концентрации раствора, а обратно зависима, относительно температуры жидкости (чем выше температура, тем ниже плотность).

    По плотности электролита можно определить состояние батареи. Так что если батарея не держит заряд, то следует проверить состояние её жидкости в каждой его банке.

    Плотность электролита влияет на емкость аккумулятора, и срок его службы.

    Проверяется денсиметром (ареометр) при температуре +25°С. В случае, если температура отличается от требуемой, в показания вносятся поправки, как показано в таблице.

    Итак, немного разобрались, что это такое, и что нужно регулярно делать проверку. А на какие цифры ориентироваться, сколько хорошо, а сколько плохо, какой должна быть плотность электролита аккумулятора?

    Какая плотность должна быть в аккумуляторе

    Выдерживать оптимальный показатель плотности электролита очень важно для аккумулятора и стоит знать, что необходимые значения зависят от климатической зоны. Поэтому плотность аккумулятора должна быть установлена исходя из совокупности требований и условий эксплуатации. К примеру, при умеренном климате плотность электролита должна находиться на уровне 1,25-1,27 г/см3 ±0,01 г/см3. В холодной зоне, с зимами до -30 градусов на 0,01 г/см3 больше, а в жаркой субтропической — на 0,01 г/см3 меньше. В тех регионах, где зима особо сурова (до -50 °С), дабы аккумулятор не замерз, приходится повышать плотность от 1,27 до 1,29 г/см3.

    Много автовладельцев задаются вопросом: «Какой должна быть плотность электролита в аккумуляторе зимой, а какой летом, или же нет разницы, и круглый год показатели нужно держать на одном уровне?» Поэтому, разберемся с вопросом более подробно, а поможет это сделать, таблица плотности электролита в аккумуляторе с разделением на климатические зоны.

    Также нужно помнить, что, как правило, аккумуляторная батарея, находясь на автомобиле, заряжена не более чем на 80-90 % её номинальной ёмкости, поэтому плотность электролита будет немного ниже, чем при полном заряде. Так что, требуемое значение, выбирается чуть-чуть повыше, от того, которое указано в таблице плотности, дабы при снижении температуры воздуха до максимального уровня, АКБ гарантированно оставался работоспособным и не замерз в зимний период. Но, касаясь летнего сезона, повышенная плотность может и грозить закипанием.

    Таблица плотности электролита в аккумуляторе

    Таблица плотности составляется относительно среднемесячной температуры в январе-месяце, так что климатические зоны с холодным воздухом до -30 °C и умеренные с температурой не ниже -15 не требуют понижения или повышения концентрации кислоты. Круглый год (зимой и летом) плотность электролита в аккумуляторе не стоит изменять, а лишь проверять и следить, чтобы она не отклонялась от номинального значения, а вот в очень холодных зонах, где столбик термометра часто на отметке ниже -30 градусов (в плоть до -50), корректировка допускается.

    Плотность электролита в аккумуляторе зимой

    Плотность электролита в аккумуляторе зимой должна составлять 1,27 (для регионов с зимней температурой ниже -35 не менее 1.28 г/см3). Если будет значение ниже, то это приводит к снижению электродвижущей силы и трудного запуска двигателя в морозы, вплоть до замерзания электролита.

    Когда в зимнее время плотность в аккумуляторной батареи понижена, то не стоит сразу бежать за корректирующим раствором дабы её поднять, гораздо лучше позаботится о другом – качественном заряде АКБ при помощи зарядного устройства.

    Получасовые поездки от дому к работе и обратно не позволяют электролиту прогрется, и, следовательно, хорошо зарядится, ведь аккумулятор принимает заряд лишь после прогрева. Так что разряженность изо дня в день увеличивается, и в результате падает и плотность.

    Для новой и исправной АКБ нормальный интервал изменения плотности электролита (полный разряд – полный заряд) составляет 0,15-0,16 г/см3.

    Помните, что эксплуатация разряженного аккумулятора при минусовой температуре приводит к замерзанию электролита и разрушению свинцовых пластин!

    По таблице зависимости температуры замерзания электролита от его плотности, можно узнать минусовой порог столбика термометра, при котором образовывается лед в вашем аккумуляторе.

    Как видите, при заряженности на 100% аккумуляторная батарея замерзнет при -70 °С. При 40% заряде замерзает уже при -25 °С. 10% не только не дадут возможности запустить двигатель в морозный день, но и напрочь замерзнет в 10 градусный мороз.

    Когда плотность электролита не известна, то степень разряженности батареи проверяют нагрузочной вилкой. Разность напряжения в элементах одной батареи не должна превышать 0,2В.

    Показания вольтметра нагрузочной вилки, B

    Степень разряженности батареи, %

    Если АКБ разрядилась более чем на 50% зимой и более чем на 25% летом, её необходимо подзарядить.

    Плотность электролита в аккумуляторе летом

    Летом аккумулятор страдает от обезвоживания, поэтому учитывая то, что повышенная плотность плохо влияет на свинцовые пластины, лучше если она будет на 0,02 г/см3 ниже требуемого значения (особенно касается южных регионов).

    В летнее время температура под капотом, где зачастую находится аккумулятор, значительно повышена. Такие условия способствуют испарению воды из кислоты и активности протекания электрохимических процессов в АКБ, обеспечивая высокую токоотдачу даже при минимально допустимом значении плотности электролита (1,22 г/см3 для теплой влажной климатической зоны). Так что, когда уровень электролита постепенно падает, то повышается его плотность, что ускоряет процессы коррозионного разрушения электродов. Именно поэтому так важно контролировать уровень жидкости в аккумуляторной батарее и при его понижении добавить дистиллированной воды, а если этого не сделать, то грозит перезаряд и сульфация.

    Если аккумулятор разрядился по невнимательности водителя или другим причинам, следует попробовать вернуть ему его рабочее состояние при помощи зарядного устройства. Но перед тем как заряжать АКБ, смотрят на уровень и по надобности доливают дистиллированную воду, которая могла испариться в процессе работы.

    Через некоторое время плотность электролита в аккумуляторе, из-за постоянного разбавления его дистиллятом, снижается, и опускается ниже требуемого значения. Тогда эксплуатация батареи становится невозможной, так что возникает необходимость повысить плотность электролита в аккумуляторе. Но для того, чтобы узнать насколько повышать, нужно знать как проверять эту самую плотность.

    Как проверить плотность аккумулятора

    Дабы обеспечить правильную работу аккумуляторной батареи, плотность электролита следует проверять каждые 15-20 тыс. км пробега. Измерение плотности в аккумуляторе осуществляется при помощи такого прибора как денсиметр. Устройство этого прибора состоит из стеклянной трубки, внутри которой ареометр, а на концах — резиновый наконечник с одной стороны и груша с другой. Чтобы произвести проверку, нужно будет: открыть пробку банки аккумулятора, погрузить его в раствор, и грушей втянуть небольшое количество электролита. Плавающий ареометр со шкалой покажет всю необходимую информацию. Более детально как правильно проверить плотность аккумулятора рассмотрим чуть ниже, поскольку есть еще такой вид АКБ, как необслуживаемые, и в них процедура несколько отличается — вам не понадобится абсолютно никаких приборов.

    Индикатор плотности на необслуживаемой АКБ

    Плотность необслуживаемого аккумулятора отображается цветовым индикатором в специальном окошке. Зеленый индикатор свидетельствует, что все в норме (степень заряженности в пределах 65 — 100%), если плотность упала и требуется подзарядка, то индикатор будет черный. Когда в окошке отображается белая или красная лампочка, то нужен срочный долив дистиллированной воды. Но, впрочем, точная информация о значении того или иного цвета в окошке, находится на наклейке аккумуляторной батареи.

    Теперь продолжаем далее разбираться, как проверять плотность электролита обычного кислотного аккумулятора в домашних условия.

    Проверка плотности электролита в аккумуляторе

    Итак, чтобы можно было правильно проверить плотность электролита в аккумуляторной батарее, первым делом проверяем уровень и при необходимости его корректируем. Затем заряжаем аккум и только тогда приступаем к проверке, но не сразу, а после пары часов покоя, поскольку сразу после зарядки или долива воды будут недостоверные данные.

    Следует помнить, что плотность напрямую зависит от температуры воздуха, поэтому сверяйтесь с таблицей поправок, рассматриваемой выше. Сделав забор жидкости из банки аккумулятора, держите прибор на уровне глаз – ареометр должен находиться в состоянии покоя, плавать в жидкости, не касаясь стенок. Замер производится в каждом отсеке, а все показатели записываются.

    Таблица определения заряженности аккумулятора по плотности электролита.

    Безотказная работа аккумулятора зависит от многих факторов. Это напряжение бортовой сети, режим эксплуатации автомобиля и окружающая среда. Но дело ещё и в самой батарее – напряжении на клеммах и плотности электролита. Если вы хотите контролировать состояние своего аккумулятора, то нужно научиться основам его обслуживания. Умение и правильная регулировка плотности электролита – залог стабильной и длительной работы аккумулятора.

    Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе

    Добраться до электролита, измерить плотность и отрегулировать показатель можно только в обслуживаемых аккумуляторах. Они изготавливаются по технологии WET или иначе мокрых банок. Представляют собой пластиковый корпус, поделенный на 6 отсеков (банок). В отсеках находятся пакеты пластин, залитые электролитом. Каждая банка это отдельный маленький аккумулятор напряжением 2,1 вольт, соединённые последовательно. Поэтому на крайних контактах в сумме получается 12,5 – 12,6 В. Сверху отсеки закрыты крышкой с пробками. Через эти пробки можно контролировать состояние электролита. Внешне всё выглядит как пластиковая коробка с ручкой, пробками и двумя контактами плюс и минус.

    Залитые свинцово – кислотные батареи до сих пор остаются самыми распространёнными АКБ (аккумуляторными батареями). Их используют в легковых и гольф автомобилях, газонокосилках и другой садовой технике, грузовиках и на водном транспорте. Имеют две отличительные особенности – низкую цену и необходимость обслуживания. В составе электролита никаких секретов нет, это водный раствор обыкновенной серной кислоты h3SO4.

    Показатель плотности измеряют в весе одного кубического сантиметра раствора. В продаже имеется электролит для заливки плотностью — 1,28 г/см 3 и так называемый, корректирующий — 1,33. Для изготовления электролита плотностью 1,28 при температуре 25 °С смешивают 0,285 мл кислоты с 0,781 лм дистиллированной воды.

    Оптимальная плотность очень важна для стабильной и долговечной работы аккумулятора. Она зависит от уровня заряда и температуры окружающей среды при измерении. Достоверные данные можно получить только на полностью заряженной батарее с температурой электролита 25 °С.

    Немаловажным фактором являются условия эксплуатации. Для жаркого и холодного климата используют батареи с различной плотностью. В условия Крайнего Севера при сильных морозах она должна быть 1,3 и снижаться до 1,23 в жарком климате при высокой температуре. Это связано с поведением электролита при различных температурах. На морозе он должен не замерзнуть и не закипеть в жару. Для эксплуатации в средних климатических условиях допускается плотность 1,27 полностью заряженной АКБ. На разряженной показатель снижается до 1,11 и ниже.

    Как проверить плотность электролита аккумулятора

    Обслуживаемые АКБ требуют повышенного внимания. Они склонны к выкипанию и разбрызгиванию электролита. Плотность в банках может разнонаправленно меняться. Поэтому замеры необходимо проводить через каждые 15 – 20 тыс. км пробега или весной и осенью.

    Для измерения необходим ареометр, очки, резиновые или силиконовые перчатки и старая одежда. Электролит очень агрессивен. В зависимости от чувствительности, при попадании на кожу его можно не почувствовать. А вот глаза и слизистые оболочки нужно беречь. Попадание на одежду на первый взгляд незаметно. Но даже небольшие капли проявят себя. После стирки обнаружатся большие и маленькие дырки на любимых джинсах, рубашке или куртке.

    Ареометр – единственный прибор для измерения плотности электролита. Состоит из стеклянной колбы с помещенным внутрь денсиметром. Сверху находится резиновая груша. Денсиметр, это запаянная стеклянная трубка с металлическими шариками в нижней части и утончённым верхом. В утонченной части расположена шкала.

    Для измерения нужно открутить пробки. Нажать на грушу и поместить в заливное отверстие кончик ареометра. Отпустить грушу и набрать электролит до всплывания денсиметра. Он не должен касаться донышка и стенок колбы. Ареометр нужно держать в вертикальном положении. Денсиметр будет плавать, на плотность укажет шкала на уровне электролита. Предварительный замер укажет на состояние аккумулятора. Обычно крайние банки разряжены сильнее и плотность в них меньше средних. После замера надо проверить уровень электролита, если необходимо долить дистиллированную воду.

    Состояние батареи можно оценить только полностью зарядив её. Заряжаем АКБ и даём отдохнуть пару часов. Зарядка сопровождается кипением и повышением температуры электролита. Для достоверного замера газы должны выйти, температура упасть. После остывания можно проводить измерение. В зависимости от этих результатов можно сделать выводы о состоянии АКБ.

    Таблица плотности электролита в аккумуляторе

    Состояние можно оценить сопоставив плотность и напряжение аккумулятора, это делают руководствуясь данными таблицы:

    Плотность электролита, г/см 3

    Напряжение без нагрузки, В

    Напряжение под нагрузкой 100 А, В

    Не всегда возможно создать идеальные условия для зарядки и измерения плотности электролита. В большинстве случаев применяют поправки. Для этого пользуются таблицей приведения полученных измерений.

    Температура электролита от и до, °С

    Температурная поправка, г/см 3

    На что влияет плотность электролита в аккумуляторе

    Отрицательно влияют на аккумулятор колебания плотности в обе стороны.

    При повышенной бурный химический процесс ведет к выкипанию воды и разрушению пластин. Необходимо постоянно доливать дистиллированную воду. Срок эксплуатации АКБ резко снижается.

    Низкая затрудняет пуск двигателя, а при отрицательной температуре электролит может попросту замерзнуть. В теплый период года затруднения можно не заметить, но зимой стартер не сможет прокрутить двигатель. Электролит плотностью 1,11 замерзает при температуре всег лишь — 10 °С. Аккумулятор с пониженной плотностью полностью не заряжается, что провоцирует сульфатацию пластин.

    Соблюсти баланс помогает утвердившаяся практика использования электролита различной плотности в зависимости от климата:

    • Очень холодный и в условиях Крайнего Севера 1,3
    • Умеренный климат — большая часть РФ от 1,26 до 1,27
    • Южные районы страны от 1,23 до 1,25
    • Минимально возможное значение 1,23 г/см 3

    Как следствие, ненормированная плотность приводит к преждевременной сдаче аккумулятора в утиль.

    Как поднять плотность электролита

    Первое, что необходимо сделать — попробовать поднять плотность полностью зарядив аккумулятор. Открыть пробки, при необходимости долить дистиллированной воды и подключить зарядное устройство. Полная зарядка может привести к следующим результатам:

    1. Плотность во всех банках одинакова.
    2. Во всех ниже нормы.
    3. Различается более на 0,1 г/см 3 и более.

    В первом случае каких либо действий не требуется.

    Во втором случае потребуется специфическая зарядка. На поверхности свинцовых пластин уже хорошо потрудившихся аккумуляторов откладывается сульфат свинца. В таком состоянии батарею невозможно зарядить полностью. Её необходимо разрядить и провести зарядку импульсным устройством автоматически переключив его на Десульфатацию.

    Обычным устройством это сделать труднее и процесс длится дольше. Для этого на 2 часа установить ток зарядки в 1/10 от ёмкости АКБ. Например для аккумулятора 65 Ач, ток зарядки выставить 6,5 А. После этого снизить ток до 2 А и заряжать 8 – 12 часов. Дать отстояться батарее до комнатной температуры измерить плотность. Если не пришла в норму, опять разрядить и провести ступенчатую зарядку.

    Десульфатация обычно проводится в два – три цикла. Отрицательный результат говорит о том, что с АКБ придётся расстаться. Можно ещё попробовать полностью слить электролит, промыть дистиллированной водой и залить новый. Но этого обычно хватает ненадолго.

    В третьем случае, когда плотность в банках разница более чем на 0,1 надо попробовать провести десульфатацию. Не помогло – откорректировать. Для этого приобрести корректирующий электролит плотностью 1,33 – 1,4 и дистиллированную воду. В банках с ненормальной плотностью откачать по 20 мл электролита. Для повышения добавить корректирующий, для снижения дистиллят. Зарядить 30 минут, дать отстояться ещё полчаса и замерить. Скорее всего к успеху приведут несколько корректировок.

    Усилия ни к чему не приведут, а аккумулятор окажется непригоден при буром цвете электролита. В этом случае можно не предпринимать никаких действий.

    Не сильно изношенным аккумуляторам десульфатация и корректировка значительно продлевает жизнь. Если усилия не увенчались успехом, то с батарей нужно расстаться немедленно и без сожаления. Иначе непредвиденный отказ станет неприятным сюрпризом.

    Срок службы АКБ при условии соблюдения элементарных правил до пяти лет. В автомобиле нужно контролировать напряжение, не допускать чрезмерного и нулевого заряда батареи. Периодически заряжать и следить за плотностью электролита. При таком отношении аккумулятор служит долго и безотказно.

    Какая должна быть плотность в аккумуляторе?

    Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб.

    Какая должна быть плотность в аккумуляторе 60 ампер?

    Как проверить плотность аккумулятора

    Процент заряженности Плотность электролита г/см³ (**) Напряжение аккумулятора В (***)
    100% 1,28 12,7
    80% 1,245 12,5
    60% 1,21 12,3
    40% 1,175 12,1

    Сколько должна быть плотность в новом аккумуляторе?

    Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см3, напряжение — 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность электролита, тем сильнее батарея разряжена.

    Что делать при низкой плотности электролита?

    Чтобы повысить плотность электролита в АКБ можно воспользоваться одним из представленных способов:

    1. Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
    2. Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
    3. Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации.

    Как правильно поднять плотность в аккумуляторе?

    Как повысить плотность

    Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.

    Какая должна быть плотность аккумулятора летом?

    Для того, чтобы плотность выровнялась по банкам АКБ и вышла у Вас к номинальной 1,27- 1,28 г/см3. С такой плотностью электролита можно ездить и летом и зимой, так скажем всесезонный аккумулятор.

    Как узнать что аккумулятор полностью заряжен?

    Базовый принцип: установите вольтметр на клеммы аккумулятора с зарядкой. Если в течении часа напряжение не увеличивается при токе заряда, который не изменяется, значит АКБ заряжен на 100%.

    Когда нужно доливать дистиллированную воду в аккумулятор до зарядки или после?

    Воду нужно доливать во время заряда батареи, либо в только что заряженный аккумулятор, как и рекомендуют производители, которые делают в своих батареях отверстия для долива. Уровень электролита достаточен, если он выше верха пластин на 1 см. Очень опасны «сухие» пластины, края которых выше уровня электролита.

    Как изменяется плотность электролита при разряде аккумулятора?

    По мере разряда аккумулятора плотность электролита снижается от 1,28 г/см3 до 1,09 г/см3, что приводит к снижению его электропроводности почти в 2,5 раза.

    Почему при зарядке аккумулятора не повышается плотность?

    Если аккумулятор заряжен, то плотность уже не поднимется. Лишний перезаряд батареи, только разрушает её пластины. А вот если батарея разряжена, тогда да, плотность электролита повышается и увеличивается ЭДС аккумулятора, если только он не «умерший» окончательно.

    Как правильно измерить плотность аккумулятора в домашних условиях?

    Измерение ареометром производят при температуре электролита +20 … +30°C. Если температура иная, то необходимо применять корректировочные поправки к показанию ареометра. Пользование ареометром настолько простое, что даже можно проверить плотность электролита в домашних условиях.

    Плотность электролита в аккумуляторе — как измерить и увеличить + Видео

    Аккумулятор является самой важной частью автомобиля. Именно благодаря нему отпала необходимость в раскручивании коленчатого вала двигателя вручную, как это делали раньше. Аккумулятор позволяет осуществить запуск стартера, который раскрутит двигатель сам, прилагая, при этом, минимум усилий – поворачивая ключ в замке зажигания. Кроме того, аккумулятор позволяет использовать свою энергию, чтобы добраться до станции технического обслуживания, когда генератор внезапно вышел из строя.

    Одна из самых главных и распространенных проблем любого аккумулятор – это падение плотности электролита, который находится в специальных банках аккумулятора. Эта величина имеет большое влияние на емкость аккумулятора и если она упадет до крайней отметки, то аккумулятор будет очень быстро разряжаться. Кроме того, его дальнейшая подзарядка не будет иметь никакого смысла, после чего, батарею можно смело сдать в утиль.

    Падение плотности электролита, в основном, связано с обильным испарением газов из его химического состава. Такое часто происходит, если оставить аккумулятор заряжаться на слишком длительное время. После чего, можно заметить, что аккумулятор стал разряжаться раньше положенного срока.

    Чтобы продлить жизнь батареи, многие водители доливают в банки аккумулятора специальную дистиллированную воду, таким образом, повышая уровень электролита. Однако, при испарении воды, выделяется и сам электролит, который, постепенно, теряет свою плотность и оставляет на свое месте только воду. В этом случае, необходимо провести контроль плотности и, если есть такая нужда, восстановить ее.

    Прежде чем восстанавливать работоспособность аккумулятора, рекомендуем вам ознакомиться с некоторыми советами.

    1. Допустимая температура окружающей среды при определении плотности электролита составляет 20 градусов Цельсия. Однако, допускаются отклонения +2 градуса.

    2. При работе с кислотой примите ряд мер безопасности. Среди средств вашей защиты должны быть, как минимум: перчатки и специальные очки.

    3.Емкости для разведения и замены электролита должны быть подобраны заранее.

    4. Так как вода и кислота имеют абсолютно разную плотность, придерживайтесь распространенного правила среди химиков: лейте кислоту в воду, а не воду в кислоту. Старайтесь никогда не нарушать этого правила, иначе рискуете получить химические ожоги.

    5. Запомните еще одно очень важное правило: никогда не переворачивайте батарею. Электролит может стечь вниз, а его остатки попадут на вашу кожу. Кроме того, проведение дальнейших замеров и доливки может стать еще сложнее.

    Все эти советы и следующие за ними действия распространяются только на кислотные аккумуляторы. Применение всех этих инструкций на других типах аккумуляторов не гарантирует вам правильной работоспособности батареи в дальнейшем.

    Видео — Как проверить плотность электролита в аккумуляторе

    Чтобы проводить замеры плотности и доливку недостающего количества электролита, необходимо приобрести следующие инструменты: ареометр, паяльник, дрель, емкость для замеров, груша резиновая, пищевая сода, электролит, дистиллированная вода и специальная кислота для АКБ.

    Быстрее всего, вода испаряется летом. В этот период рекомендуется проверять уровень электролита в банках не реже одного раза в месяц. Многие аккумуляторы снабжаются прозрачными корпусами, которые позволяют сделать это визуально. Другие виды аккумуляторов обладают даже специальными индикаторами. После осмотра и выявления недостаточного уровня воды, происходит ее доливка.

    Если ваша батарея не оборудована подобными элементами, то на этот случай есть специальная измерительная трубка. Ее вставляют в банку до того момента, когда коснется тонкой сетки. Как только это произойдет, закройте пальцем верхнее отверстие и вытащите трубку.  Самым допустимым уровнем электролита будет считаться диапазон от 10 до 15 миллиметров.

    Как увеличить плотность электролита

    1. С помощью ареометра замерьте плотность электролита в банках. Нормой значений принято считать 1,27, однако, это число может меняться, в зависимости от региона страны. Разница плотности между банками не должна превышать 0,01. Если результатом измерений стало значение 1,18, то просто долейте в банку электролит с плотностью 1,27.

    2. Откачайте из банки как можно больше электролита с помощью резиновой груши. После выкачки, обязательно измерьте объем.

    3. Добавьте новый раствор, но с количеством в 2 раза меньшим, чем прежний.

    4. Покачайте аккумулятор в разные стороны, чтобы жидкости хорошо перемешались.

    5. Замерьте плотность и, в случае необходимости, добавьте еще электролита. Снова потрясите аккумулятор. Данная процедура выполняется до тех пор, пока плотность не поднимется до номинальных значений.

    6. После получения плотности 1,27, выполните доливку дистиллированной воды.

    Если плотность превысит электролита, вдруг, превысит нормируемые значения на 0,05, то выполнять эту процедуру придется сначала.

    Это все, что нужно знать о плотности электролита в аккумуляторе. Стоит еще раз напомнить, что при работе с кислотами следует соблюдать особую осторожность, так как они могут стать причиной химических ожогов, лечить которые достаточно трудно. Удачи  на дорогах!

    Приближение к предельным значениям напряжения и плотности энергии для химии калий-селеновых аккумуляторов в концентрированном электролите на основе эфира

    Калий-селеновые (K-Se) батареи

    обладают достаточно высоким теоретическим напряжением (∼1,88 В) и плотностью энергии (∼1275 Вт·ч·кг Se −1 ). Однако на практике их рабочее напряжение пока ограничено ~1,4 В, что приводит к недостаточному использованию энергии и пониманию механизма.Здесь впервые продемонстрировано, что батареи K–Se, работающие в концентрированных электролитах на основе эфира, следуют характерным путям реакций, включающим обратимые ступенчатые реакции превращения Se в K = 5, 3, 2, 1). Наличие редокс-интермедиатов К 2 Se 5 при ∼2,3 В и K 2 Se 3 при ∼2,3 В.1 В, в отличие от предыдущих отчетов, обеспечивает рекордно высокое среднее напряжение плато разряда (1,85 В) и плотность энергии (998 Вт ч кг Se −1 или 502 Вт ч кг K2Se −1 ), как приближаясь к теоретическим пределам, так и превосходя те, о которых сообщалось ранее для батарей Na/K/Al-Se. Более того, экспериментальный анализ и расчеты из первых принципов показывают, что эффективное подавление вредного растворения/переноса полиселенидов в концентрированных электролитах в сочетании с высокой электронной проводимостью Se/K 2 Se x обеспечивает быструю реакцию. кинетика, эффективное использование Se и долговременная циклируемость до 350 циклов, что невозможно ни в аналогах K-S, ни в батареях K-Se с электролитами низкой/средней концентрации.Эта работа может проложить путь к механистическому пониманию и полному использованию энергии химии батарей K-Se.

    %PDF-1.4 % 10 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 117>>поток x;0{╤`»»/#ŶdH&( ƕJ|Imhspokeu5/Ě,r8jIROCdKG8˨?»2 конечный поток эндообъект 1 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 117>>поток x;0{╤`»»/#ŶdH&( ƕJ|Imhspokeu5/Ě,r8jIROCdKG8˨?»2 конечный поток эндообъект 4 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 117>>поток x;0{╤`»»/#ŶdH&( ƕJ|Imhspokeu5/Ě,r8jIROCdKG8˨?»2 конечный поток эндообъект 5 0 объект >>>/BBox[0 0 597.6 792]/длина 143>>поток Икс 0y9P JGP&+l( к`а`УКУ Б ;Ӱo*)Q%Brs2`8hKg9J }vl*i#/ конечный поток эндообъект 11 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 143>>поток Икс 0y9P JGP&+l( к`а`УКУ Б ;Ӱo*)Q%Brs2`8hKg9J }vl*i#/ конечный поток эндообъект 8 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 117>>поток x;0{╤`»»/#ŶdH&( ƕJ|Imhspokeu5/Ě,r8jIROCdKG8˨?»2 конечный поток эндообъект 3 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 143>>поток Икс 0y9P JGP&+l( к`а`УКУ Б ;Ӱo*)Q%Brs2`8hKg9J }vl*i#/ конечный поток эндообъект 9 0 объект >>>/BBox[0 0 597.6 792]/длина 143>>поток Икс 0y9P JGP&+l( к`а`УКУ Б ;Ӱo*)Q%Brs2`8hKg9J }vl*i#/ конечный поток эндообъект 6 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 117>>поток x;0{╤`»»/#ŶdH&( ƕJ|Imhspokeu5/Ě,r8jIROCdKG8˨?»2 конечный поток эндообъект 7 0 объект >>>/BBox[0 0 597,6 792]/длина 143>>поток Икс 0y9P JGP&+l( к`а`УКУ Б ;Ӱo*)Q%Brs2`8hKg9J }vl*i#/ конечный поток эндообъект 13 0 объект >поток конечный поток эндообъект 14 0 объект >поток x+

    Влияние температуры электролита и плотности тока на микротвердость слоя, создаваемого анодным оксидированием алюминия

    Исследовано влияние химического состава и температуры электролита, времени окисления, напряжения и плотности тока на Виккерс микротвердость слоев оксида алюминия, в то же время.Слои формировались в электролитах с различной концентрацией серной и щавелевой кислот и плотностью поверхностного тока 1 А·дм –2 , 3 А·дм –2 и 5 А·дм –2 . Температура электролита изменялась от -1,78°С до 45,78°С. Результаты показали, что при повышении температуры электролита при плотности тока 1 А·дм -2 увеличение значений микротвердости слоя составляет примерно 66 %. При одновременном увеличении молярной концентрации H 2 SO 4 в электролите скорость роста значения микротвердости снижается.При плотности тока 3 А·дм -2 за счет повышения температуры электролита происходит снижение микротвердости формируемого слоя при времени анодного окисления менее 25 мин. Температура электролита не имеет существенного значения при изменении значений микротвердости слоя при напряжении менее 10,5  В.

    1. Введение

    слой, коррозионная стойкость [1, 2] и износостойкость предопределяют обработанные таким образом алюминиевые изделия для широкого применения не только в традиционных областях машиностроения, транспорта и строительства, но и для потенциального использования в носителях магнитной записи [3]. ], фотоэлектрические солнечные элементы [4], фильтры [5], химические сенсоры [6], фотоника [7] и металлические нанопроволоки [8, 9].

    Большинство экспериментальных операций в области (микро)твердости проводятся в «тяжелых» условиях анодирования. Сюда можно отнести низкие температуры электролита, а часто и особый химический состав электролитов. Их основной задачей является достижение высоких значений микротвердости слоев. По данным Скотта [10], который для анодного оксидирования в серной кислоте при постоянной плотности тока 4 А·дм -2 , изменяя температуру от -5°С до 15°С, микротвердость в этих условиях затрагивается в незначительной степени, что также связано с износостойкостью.Другое исследование, опубликованное Koizumi et al. В работе [11] рассмотрено анодное окисление алюминия в гальваностатическом режиме. Использовались плотности тока от 1 до 8 А·дм -2 ; электролит состоял из серной кислоты и щавелевой кислоты. Температура электролита находилась в диапазоне от -5°С до 20°С. Коидзуми и др. В работе [11] утверждается, что микротвердость и износостойкость практически постоянны в интервале температур от -5°С до 5°С независимо от приложенной плотности тока. Кроме того, в этом исследовании утверждается, что повышение температуры электролита приводит к постепенному снижению значения микротвердости.Более значительное снижение микротвердости происходит при использовании более низких значений плотности тока. К этому утверждению, однако, следует отнестись с оговоркой, так как время анодного окисления в этом опыте всегда было постоянным, т. е. 45 минут, независимо от используемых плотностей тока. В результате были созданы и впоследствии оценены слои большей толщины. Толщина сформированного слоя напрямую влияет на результирующие значения микротвердости и износостойкости [12–14].

    ААО-слои толщиной 25  мкм мкм и более, генерируемые в электролите, состоящем из серной кислоты, при температурах в интервале от 15°С до 30°С и при различных значениях прикладываемых плотностей тока (от 1 до 4 A·dm −2 ), по данным некоторых авторов [15], имеют более мягкий внешний слой, что снижает прозрачность слоя, а также его микротвердость и износостойкость. На основании публикации [16] было замечено, что на размер пор влияют напряжение, температура электролита и время анодного окисления.Вертикальный рост пор (10–250 нм·мин −1 ) экспоненциально зависит от напряжения и линейно зависит от изменения температуры электролита. С другой стороны, диаметр пор (50-130 нм) линейно изменяется вместе с приложенным напряжением. Размер и количество пор сильно влияют на микротвердость слоя. В работе [17], посвященной реанодированию, в попытке вывести кинетику экспериментально на основе расчетных зависимостей делается вывод, что имеющиеся значения констант, зависящих от напряженности электрического поля и температуры, неприменимы к анодному окисление при высоких плотностях тока.В качестве возможного объяснения дается повышение температуры внутри сгенерированного слоя.

    Целью авторов является экспериментальный анализ зависимости микротвердости слоя от изменения температуры электролита и плотности тока. Процессы обработки поверхности представляют собой сложные многофакторные системы со значительным эффектом взаимодействия. Эти взаимодействия обычно оказываются более значительными, чем влияние отдельных факторов. Поэтому микротвердость анализируют и с учетом влияния других эксплуатационных факторов.Таким образом, можно прийти к более точным выводам и рекомендациям.

    2. Экспериментальный

    В качестве экспериментального анодного материала использовался алюминиевый лист EN AW-1050 A-h34 толщиной 0,5 мм. Химический состав экспериментального материала показан в Таблице 1.

    Fe Cu MN
    CR ZN Ti
    0

    0.25 0.040119 0.04 0,05 0,01 0,01 0,01 0,07 0,07 0,05
    9018

    Образцы с размерами 100 × 70 × 0,5 мм были химически обезжены в растворе, содержащем бикарбоната натрия < 20 %, пентагидрата метасиликата натрия < 5 %, фосфатов < 30 %, боратов < 40 % и поверхностно-активных веществ < 5 % при температуре °C при общем времени воздействия 15 минут. Затем образцы тщательно промывали в деионизированной воде и погружали в 45% раствор гидроксида натрия при температуре °С на 1 мин.Анодирование было выполнено на основе методологии планирования экспериментов, соответствующей вращающейся центральной композитной конструкции с 44 тестовыми прогонами. Индивидуальные пробежки были проведены в соответствии с проектированием эксперимента как сочетание коэффициента уровней, соответствующих таблице 2.

    9017 9
    25 9012 48.78
    Факторный код Фактор Уровень Уровень фактора
    −2,37 −1 0 +1 +2.37

    x 1 1 (H 2 SO 4 ) Mol·l -1 0.09 0.09 0,87 1.43 1.99 2.76 296
    x 2 (C 2 h 2 o 4 ) Mol·l -1 0,06 0,13 0.18 0,23 0,30
    x 3 ° C -1.78 12 22 32
    x 9 мин 1.22 15 25 35 48.78
    x 5 В 6.43 8.5 8.5 10 11.5 11.5 13.57 13.57

    После анодирования образцы были немедленно промыты в охлаждении (приблизительно 10 ° C) Demiwater в течение 1 минуты, а затем полоскание в проточной водопроводной водой еще 2 минуты, чтобы смыть электролит, попавший в дефекты. После этого образцы сушили сжатым воздухом и в сушильном шкафу (при температуре 50°С, в течение 20 минут).

    В области обработки поверхности ячейка Халла в основном используется для проверки функциональности электролита и химического состава электролита. Ячейка Халла в форме прямоугольной трапеции с размерами, соответствующими рисунку 1, использовалась для обоих проведенных экспериментов. На рис. 1 также показано подключение экспериментальной установки, включающей в себя регулируемый источник постоянного тока (непрерывное регулирование напряжения от 0 до 20 В), амперметр для контроля измерения постоянного тока, протекающего по электрической цепи (регулирование тока от 0 до 5 В). А), и вольтметр для измерения общего напряжения.


    3. Результаты и обсуждение

    Первоначальный эксперимент был проведен для определения основных физических эффектов, таких как напряжение, температура электролита и полный ток. Графическое представление временной зависимости представлено на рис. 2.

    График (рис. 2(а)) показывает, что изменение общего тока во времени сильно зависит от температуры электролита. Кинетику роста анодного слоя можно увидеть на рис. 2(б), который представляет временную зависимость протекающего тока.Первые 30 секунд являются важным интервалом времени, когда формируется беспористый барьерный слой. Первая стадия характеризуется резким увеличением значения полного тока за очень короткое время и последующим его падением. Здесь происходит увеличение анодного потенциала. На этой стадии формируются зачатки оксидных клеток и поверхностный барьерный оксидный слой. Первые ячейки формируются в местах расположения узлов границ между кристаллами поверхности алюминия [18]. Вдоль этих границ образуются другие оксидные ячейки.Образование оксидных ячеек в этих местах обусловлено более высоким химическим потенциалом этих участков и высокой концентрацией кристаллографических дефектов. В конце этой стадии происходит повторный рост полного тока и уменьшение анодного потенциала. Количество оксидных клеток в этой фазе уменьшается. При этом происходит увеличение их размеров по механизму «конкуренции» (увеличение размеров клеток за счет других, неперспективных). В то же время происходит сгущение распределения клеток и тем самым уменьшение неклеточных участков барьерного оксидного слоя.На этой стадии уже не наблюдается резкого падения потенциала анода. Размеры оксидных ячеек увеличиваются, но скорость этого процесса существенно снижается. На третьей стадии, которая характеризуется установившимся значением тока, а также величиной анодного потенциала, анодно-окисленный слой увеличивается по толщине и имеет пористую структуру (рис. 3).

    Анализ значений микротвердости слоев, образующихся при анодном оксидировании алюминия, в зависимости от температуры представлен на рис. 4–12.В рамках экспериментального анализа оценивается влияние других эксплуатационных факторов на изменение величины микротвердости. На рис. 4 при плотности тока 1 А·дм −2 наблюдается сильно нелинейная зависимость микротвердости слоя от температуры электролита.










    В диапазоне температур электролита от −1,5 до 1,55°С происходит снижение микротвердости слоя. Это снижение можно объяснить низким напряжением, а также низким значением молярной концентрации H 2 SO 4 . Повышение температуры электролита более 8,5°С приводит к резкому увеличению значения микротвердости слоя. В интервале температуры электролита от 11,5°С до 45,5°С произойдет увеличение микротвердости слоя на 78%. При плотностях тока 3 А·дм –2 и 5 А·дм –2 температура электролита не оказывает существенного влияния на величину микротвердости слоя.При 3 А·дм -2 повышение температуры электролита вызывает даже снижение микротвердости слоя на 7 %. При плотности тока 5 А·дм -2 наблюдается незначительное увеличение микротвердости слоя примерно на 4 %.

    Зависимость микротвердости от температуры электролита при повышении молярной концентрации серной кислоты до 1,43 моль·л −1 представлена ​​на рис. 5. Здесь также можно наблюдать область минимальных значений микротвердости слоя при текущем плотность 1 А·дм −2 .Абсолютное значение микротвердости слоя в области минимума (от 1,5 до 8,5°С) составляет в среднем около 30 %. Увеличение молярной концентрации H 2 SO 4 от 0,09 моль·л −1 до 1,43 моль·л −1 в областях низких температур приводит к увеличению микротвердости слоя почти на 54 % при плотность тока 1 А·дм −2 . При плотности тока 3 А·дм -2 наблюдается снижение микротвердости слоя с повышением температуры электролита.Это снижение значения микротвердости составляет 23 %. Снижение микротвердости по сравнению с электролитом с c (H 2 SO 4 ) = 0,09 моль·л -1 составляет почти 16 %. Развитие микротвердости слоя при плотности тока 5 А·дм -2 можно считать постоянным. Температура электролита не оказывает существенного влияния на микротвердость слоя при плотности тока 5 А·дм -2 .

    Дальнейшее увеличение молярной концентрации серной кислоты до 2.76 моль·л −1 (рис. 6) при плотности тока 1 А·дм −2 приводит к расширению областей минимальных значений и увеличению среднего значения микротвердости. Область минимума расширена от 1,5 до 11,5°С. Среднее значение микротвердости по сравнению с электролитом с c (H 2 SO 4 ) = 1,43 моль·л −1 увеличивается на 36 %. При плотности тока 3 А·дм -2 наблюдается значительное снижение микротвердости слоя в зависимости от температуры электролита.Это снижение составляет 35%. Увеличение абсолютного среднего значения микротвердости слоя по сравнению с электролитом с c (H 2 SO 4 ) = 1,43 моль·л -1 , при плотности тока 3 А·дм — 2 , составляет в среднем 12%. При температуре электролита -1,5°С разница значений микротвердости составляет 20%. С повышением температуры электролита разница снижается до значения 12% при температуре 45,5°С. При плотности тока 5 А·дм -2 наблюдается лишь незначительное увеличение микротвердости слоя в зависимости от температуры электролита.Величина увеличения составляет 2,5%.

    На основании анализа температура электролита является значимым фактором при плотности тока 1 А·дм −2 . Это также важнейший фактор, влияющий на микротвердость слоя. Доля температуры в общей изменчивости значений микротвердости составляет 14 %. Сильная зависимость микротвердости слоя от температуры электролита проявляется и во взаимодействии с молярной концентрацией серной кислоты в электролите.При одновременном повышении температуры электролита и молярной концентрации серной кислоты среднее значение микротвердости увеличивается. Это связано с характером анодного окисления. При разработке пористых оксидных слоев в одной и той же системе протекают две параллельные реакции: одна для электрохимического, анодного образования оксида металла (), а другая – для химического растворения того же оксида в том же электролите [19] :Уравнение (1) представляет собой электрохимическую анодную реакцию.Изменение его свободной энергии подчиняется уравнению Нернста и является функцией электродного потенциала, определяющего способность металла переходить в электролите в ионную форму: где — число перенесенных электронов, — постоянная Фаррадея, и представляет собой электродный потенциал, на который влияет приложенное напряжение. Уравнение (2) выражает химическую реакцию с изменением свободной энергии на постоянную величину независимо от приложенного напряжения. Из-за повышения температуры электролита происходит преобладание химического растворения.Увеличение плотности тока, как правило, приводит к увеличению толщины слоя и, следовательно, к повышению температуры на границе оксид-электролит [14].

    Эти эффекты могут создавать большие градиенты температуры и состава электролита вдоль более глубоких стенок пор с возможным благоприятным влиянием на растворение оксида и адсорбцию анионов сульфата на стенках пор [20]. Кроме того, более высокая движущая сила ускоряет реакции на границе раздела подложка-оксид и, следовательно, появление дефектов.Ожидается, что эти локальные эффекты уменьшат микротвердость анодных оксидных слоев [14].

    Для плотностей тока 3 А·дм −2 и 5 А·дм −2 температура электролита существенна только во взаимодействии с молярной концентрацией серной кислоты, напряжением и временем анодирования. Можно предположить, что снижение микротвердости слоя обусловлено, помимо повышения температуры, еще и длительным периодом анодирования. При длительных периодах анодного окисления создаются условия для растворения образовавшегося слоя.Это растворение вытравливает слой и значительно ухудшает механические и эксплуатационные свойства сформированного слоя.

    Зависимость микротвердости слоя от изменения температуры электролита при времени анодирования 1,22 мин представлена ​​на рис. 7. При плотности тока 1 А·дм наблюдаются развития. В интервале от -1,5°С до 11,5°С происходит снижение микротвердости. Этот эффект можно объяснить сочетанием низкой температуры электролита, низкого напряжения и короткого времени анодирования.Из-за повышения температуры электролита выше 11,5°С происходит резкое увеличение микротвердости слоя. Повышение температуры на 1°С соответствует увеличению микротвердости на 2,2%. При плотности тока 3 А·дм -2 наблюдается увеличение значений микротвердости слоя по мере роста температуры электролита. Среднее увеличение значения микротвердости в диапазоне температур электролита от минус 1,5°С до 45,5°С составляет 62 %. Увеличение плотности тока до 5 А·дм -2 не оказывает существенного влияния на изменение величины микротвердости слоя в зависимости от температуры электролита.

    Влияние температуры электролита на микротвердость слоя при времени анодирования 25 мин показано на рис. 8. При плотности тока 1 А·дм −2 наблюдается увеличение значения микротвердости в Диапазон температуры электролита. Изменение температуры от -1,5°С до 45,5°С приведет к увеличению микротвердости почти на 65%. При плотности тока 3 А·дм -2 наблюдается значительное снижение значения микротвердости при повышении температуры электролита.Можно предположить, что при увеличении времени анодирования до 25 мин за счет повышения температуры электролита создаются условия для растворения образовавшегося слоя. Снижение микротвердости слоя на 1,5 % по результатам эксперимента соответствует повышению температуры электролита на 1°С. Дальнейшее увеличение плотности тока до 5 А·дм -2 не приводит к изменению значения микротвердости слоя из-за изменения температуры электролита.Микротвердость во всем диапазоне температур электролита (от -1,5°С до 45,5°С) изменится лишь на 2,8%.

    При времени анодирования 48,78 мин зависимость микротвердости слоя от изменения температуры электролита представлена ​​на рис. 9.

    При плотности тока 1 А·дм микротвердости слоя от температуры электролита можно разделить на две области: область увеличения микротвердости слоя и область уменьшения значения микротвердости.Эти области можно разделить по значению критической температуры. Экспериментально выявленная зависимость изменения микротвердости от температуры электролита при плотности тока 1 А·дм −2 , для конкретных условий анодного оксидирования 1.43 MOL·L -1 , C (C 2 H 2 O 4 ) = 0,06 Молс -1 , U = 10 В, T = 48,78 мин) , можно выразить в виде: Локальные экстремумы функции вычисляются, если первая производная (4) равна нулю: Решая (5), получим стационарные точки, а именно, и .Поскольку диапазон температур (таблица 2) составляет от −1,78°C до 48,78°C, значение будет считаться допустимым решением. Подставляя значение из интервала в (5), первая производная больше нуля; т. е. функция (4) на отрезке возрастает. Подставляя значение из интервала в (5), первая производная меньше нуля; т. е. функция (4) на отрезке убывает. Таким образом, значение является локальным максимумом функции (4) и при этой температуре микротвердость слоя достигает максимального значения; то есть, .В области ниже критической температуры скорость роста микротвердости слоя в зависимости от температуры составляет в среднем 55 %. В области выше критической температуры скорость снижения микротвердости слоя составляет 12,8 %. При плотности тока 3 А·дм -2 за счет повышения температуры электролита происходит снижение микротвердости слоя. Средняя скорость снижения значения микротвердости слоя в диапазоне экспериментальных температур электролита составляет 691 %.При плотности тока 5 А·дм -2 наблюдается лишь минимальное влияние температуры электролита на величину микротвердости слоя. Скорость роста микротвердости слоя составляет 1,8 %.

    Другим важным фактором, влияющим на формирование анодного слоя, является напряжение. Напряжение существенно влияет на механические свойства слоя, а также на его микротвердость. На рисунках 10–12 представлены зависимости микротвердости слоя от температуры электролита при изменении напряжения для плотностей тока 1 А·дм –2 , 3 А·дм –2 , 5 А·дм −2 .Зависимость микротвердости слоя от температуры электролита при напряжении 8,5 В представлена ​​на рисунке 10. наблюдается от 1,78°С до 11,5°С. Это снижение микротвердости слоя составляет около 2,3 %. В этих условиях анодирования проводимость электролита слишком низкая. Приложенное напряжение относится к ситуации, когда оно всегда ниже . В этом случае оксид образуется по (1), но он нестабилен и сразу растворяется по реакции (2).Этот случай называется электрохимическим травлением. Повышение температуры электролита выше температуры 11,5°С приводит к увеличению значения микротвердости слоя. Этот рост составляет в среднем 42,8%. Повышение температуры электролита приводит к значительному изменению проводимости электролита, и даже при низком напряжении формируется устойчивый слой. При плотности тока 3 А·дм -2 за счет повышения температуры электролита происходит снижение микротвердости слоя.Дальнейшее увеличение плотности тока до 5 А·дм -2 приводит к увеличению микротвердости слоя за счет повышения температуры. Этот рост во всем интервале экспериментально применяемых температур составляет около 17 %. Напряжение 8,5 В в практических приложениях не используется. В работе он использовался только для сравнения возникающих изменений микротвердости слоев.

    Увеличение напряжения до 10,5 В при анализе изменения микротвердости слоя под влиянием температуры электролита показано на рисунке 11.При плотности тока 1 А·дм -2 во всем диапазоне применяемых температур электролита происходит увеличение значения микротвердости. Этот рост составляет около 73%. По сравнению с ходом зависимости микротвердости слоя от влияния температуры электролита при напряжении 8,5 В и температуре -1,78°С снижение значения микротвердости составляет 35%. При повышении температуры электролита до 48,78°С, при напряжении 10.5 В происходит увеличение значения микротвердости на 34 % по сравнению с микротвердостью слоя при напряжении 8,5 В. микротвердость слоя за счет повышения температуры электролита на 8,4%. За счет повышения напряжения на 2 В значение микротвердости слоя при температуре электролита -1,78°С увеличится на 10%, а при температуре электролита 48,78°С — почти на 94%.Увеличение плотности тока до 5 А·дм -2 приводит к росту значения микротвердости слоя в зависимости от температуры примерно на 15 %.

    Зависимость микротвердости слоя от температуры электролита при напряжении 13,5 В представлена ​​на рис. 12. При всех плотностях тока наблюдается рост микротвердости слоя по мере увеличения температуры электролита. Таким образом, величина напряжения достаточна для образования стабильного оксида независимо от плотности тока.На основании (1) и (2) курсы и пересекаются в некоторой точке. При этом в зависимости от напряжения прогрессии и можно разделить на три области с двумя критическими значениями. — приложенное напряжение, когда и — напряжение, при котором . При выполнении условия при анодном окислении в электролите присутствует устойчивый оксидный слой, который анодным напряжением защищен от растворения по химической реакции (2). При плотности тока 1 А·дм -2 скорость роста значения микротвердости слоя по изменению температуры электролита во всем интервале составляет в среднем 83 %.При увеличении плотности тока до 3 А·дм -2 скорость роста значения микротвердости слоя в зависимости от температуры падает примерно до 56 %. В интервале температур более 36°С значение микротвердости слоя выше при 1 А·дм –2 , чем при плотности тока 3 А·дм –2 на 8 %. При плотности тока 5 А·дм -2 микротвердость слоя достигает наибольших значений при повышении температуры электролита.Прирост значений микротвердости составляет 47 %. Мы видим, что температура электролита оказывает существенное влияние на значения микротвердости при напряжении до 13,5  В.

    4. Выводы

    проведена оценка анодного окисления алюминия. Электролит состоял из H 2 SO 4 и C 2 H 2 O 4 .Показано, что повышение температуры электролита приводит к росту значения микротвердости слоя при плотности тока 1 А·дм -2 . Однако при времени анодирования 48,78 мин можно определить критическую температуру, при которой происходит влияние изменения температуры электролита на значения микротвердости слоя. Средний рост значений микротвердости слоя в зависимости от температуры при плотности тока 1 А·дм -2 составляет 66 %.Однако с увеличением количества серной кислоты в электролите рост микротвердости слоя снижается примерно на 24 %. Наряду с сопутствующим влиянием времени анодирования в интервале от 1,22 мин до 25 мин наблюдается рост значения микротвердости слоя в зависимости от температуры электролита на 5%. При увеличении времени анодного окисления более 25 минут происходит снижение значения микротвердости слоя примерно на 4 %. Увеличение напряжения приводит к росту микротвердости слоя в зависимости от температуры электролита почти на 39%.При плотности тока 3 А·дм -2 микротвердость слоя снижается из-за температуры с увеличением молярной концентрации серной кислоты. Рост значения микротвердости слоя наблюдался при времени анодирования 25 мин. Выше и ниже этого времени происходит снижение значения микротвердости слоя за счет температуры электролита. При плотности тока 5 А·дм -2 влияние температуры электролита на изменение величины микротвердости слоя незначительно.Рост значения микротвердости слоя происходит только при напряжении выше 10,5  В.

    Процесс анодного оксидирования алюминия является сложным процессом. Существует множество факторов, действующих одновременно на изменение величины микротвердости слоя. Поэтому необходимо учитывать влияние этих эксплуатационных факторов при изучении изменений параметров слоев. Как показано, при различных условиях анодирования микротвердость слоя в зависимости от температуры и плотности тока изменялась по-разному.Исследуя эти зависимости, можно генерировать слои с требуемыми параметрами качества.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

    Благодарности

    Работа выполнена при поддержке Проекта структурных фондов ЕС «Исследование и разработка интеллектуальных нетрадиционных приводов на основе искусственных мышц», код ITMS: 26220220103, а также поддерживается Грантом VEGA 1/0738/14 «Исследование коррозионной стойкости стальных листов с покрытием для использования в автомобильной промышленности» Агентства научных грантов Министерства образования Словацкой Республики и Словацкой академии наук.

    Исследование, проведенное при поддержке JCESR, стало прикрытием журнала Science: новый электролит улучшает конструкцию перезаряжаемой батареи

    Аккумуляторные электролиты с использованием хелатообразователей на основе аминов, сольватирующих двухвалентные катионы, продемонстрировали стабильное и хорошо обратимое осаждение/удаление металлического Mg с изображениями сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) зацикленного анода Mg, показанными слева вместе с репрезентативной сольватной оболочкой катиона Mg2+. (Источник: Нина Бородин, Сингюк Хоу, Сяо Цзи из Университета Мэриленда.)

    Автором этого пресс-релиза является А.Инженерная школа Джеймса Кларка, Мэрилендский университет.

    Энергия, содержащаяся в литий-ионных батареях, может изменить технологию поля боя будущего, создавая во всем мире спрос на ключевые материалы для литий-ионных батарей, такие как литий, кобальт и никель, что создает проблемы с поставками для будущего производства.

    Художественная визуализация аккумуляторных электролитов с использованием хелатирующих агентов на основе аминов для стимулирования интеркаляции и деинтеркаляции ионов магния (Mg) (желтый) в высоковольтных катодах из оксида марганца.Хелатообразователи также облегчают обратимое напыление и удаление металла с Mg-анода. Реорганизация сольватационной оболочки и модификация интерфейса электрод-электролит привели к плотности энергии в ионно-магниевых батареях 412 ватт-часов на килограмм на уровне электродов. См. стр. 156 и 172. (Иллюстрация: В. Алтунян/Наука; данные: Сяо Цзи, Сингюк Хоу, Олег Бородин)

    Исследователи из Университета Мэриленда (UMD) и Командования по развитию боевых возможностей армии США, известного как DEVCOM, Армия Исследовательская лаборатория разработала революционный аккумуляторный электролит, который может открыть новые возможности для многообещающих альтернатив, таких как перезаряжаемые батареи из магниевого металла.Подробное исследование этой новой аккумуляторной технологии было опубликовано в Science 8 октября.

    «Магния значительно больше, чем лития, что должно удовлетворить потребности постоянно растущего рынка аккумуляторов», — сказал Олег Бородин, армейский химик-вычислитель из Объединенного центра исследований в области хранения энергии. «Низкий окислительно-восстановительный потенциал и большая емкость металлического магниевого анода также потенциально могут обеспечить плотность энергии, сравнимую или даже большую, чем у литий-ионных батарей в сочетании с высоковольтными оксидными катодами.

    Бородин также пояснил, что по сравнению с литием магний образует меньше дендритов, что эксперты называют основной причиной проблем с безопасностью литий-ионных аккумуляторов.

    Несмотря на эти преимущества, батареи из магниевого металла по-прежнему сталкиваются со многими проблемами, которые мешают их развитию. Одна из основных проблем связана с сильной реакцией магния на обычные электролиты во время работы батареи — оба электрода должны быть совместимы с электролитом, чтобы батарея достигла достаточной плотности энергии.

    Как материал анода, магний имеет тенденцию вызывать коррозию электролита и создавать толстое покрытие вокруг анода.

    В то время как аналогичные покрытия в литий-ионных батареях обеспечивают диффузию ионов лития и защищают электролит от дальнейшего разложения, это покрытие вместо этого блокирует магниевое покрытие и препятствует протеканию необходимых электрохимических реакций.

    Пытаясь решить эту проблему, исследовательская группа UMD под руководством Чуншэна Вана, профессора химического машиностроения и директора Центра исследований экстремальных аккумуляторов, разработала новую стратегию проектирования, включающую новый класс растворителей.

    К их удивлению, конструкция электролита не только предотвратила процесс коррозии, но и значительно увеличила кинетику реакции как анода, так и катода, повысив общую производительность батареи.

    «Предыдущие электролиты могли покрывать магний, но у них было много недостатков, — сказал Ван. «Это исследование решило эту проблему с помощью нового электролита, который позволил наносить покрытие из металлического магния, а также использовать катоды с более высоким напряжением. Это первый раз, когда магниевая батарея теоретически достигла такой же плотности энергии, как литий-ионная батарея.

    Исследователи также обнаружили, что они могут применить тот же принцип проектирования к другим материалам, подпадающим под категорию двухвалентных металлов, а не только к магнию.

    «Магния значительно больше, чем лития, что должно удовлетворить потребности постоянно растущего рынка аккумуляторов. Низкий окислительно-восстановительный потенциал и большая емкость металлического магниевого анода также потенциально могут обеспечить плотность энергии, сравнимую или даже большую, чем у литий-ионных батарей в сочетании с высоковольтными оксидными катодами.— Олег Бородин

    В своем эксперименте новая стратегия дизайна электролита позволила исследователям обойти часто встречающиеся проблемы как с перезаряжаемыми металлическими магниевыми, так и с кальциево-металлическими батареями.

    «Тест с кальцием показывает, что эта конструкция электролита может быть распространена на другие типы мультивалентных батарей с низким потенциалом и в целом расширяет выбор электродных материалов», — сказал Сингюк Хоу, аспирант UMD и соавтор исследования.«Люди особенно интересуются кальцием, потому что потенциал кальциевого анода даже ниже, чем у магниевого, а кальция в земной коре очень много».

    Армейские исследователи в основном поддержали исследование с помощью расчетов теории функционала плотности (DFT), которые помогли команде понять, почему новый электролит привел к этим улучшениям, и направить поиск новых электролитов.

    «Армия помогла нам точно понять механизм того, что произошло», — сказал Ван.«У нас есть знания об этом явлении, но предоставленные ими расчеты сыграли важную роль в демонстрации этой технологии и того, что мы должны сделать дальше, чтобы улучшить ее».

    По словам Вана, команда планирует оптимизировать электролит, а затем преобразовать концепцию в крупномасштабный элемент питания.

    Бородин объяснил, что эта новая стратегия проектирования может означать настоящий прорыв для двухвалентных металлических батарей после двух десятилетий исследований, связанных с проблемами, связанными с недостаточной плотностью энергии, вызванной несовместимостью электрод-электролит.Это продвижение может изменить то, как армия в будущем снабжает энергией солдат на поле боя.

    Перейдите по этой ссылке, чтобы прочитать исследование в выпуске журнала Science от 8 октября 2021 года.

    Армейская исследовательская лаборатория предоставила механизм для улучшения покрытия / удаления металлического Mg, расчетов DFT и скрининга растворителей. Доктор Бородин руководил исследованием и участвовал в написании рукописи.

    Ионы в воде и электропроводность

    Ионы в воде и электропроводность

    До сих пор мы имели дело с законом Ома и электропроводностью в целом и надеемся, что вы поняли его концепцию.Вы можете, однако, задаться вопросом, какое это имеет отношение к измерению электропроводности воды — настоящий вопрос с самого начала. Итак, мы подошли к основной теме.

    Под потоком заряда до сих пор подразумевался электрический ток. Металл, например электрический провод, содержит большое количество свободных электронов. Эти электроны передают электрический ток от одного к другому, как шеренга людей, образующих бригаду ведер. Такой металл называется проводником.

    Во-вторых, введем ионный проводник, электрический ток которого переносится ионами, например, раствором электролита.

    Теперь мы обсудим некоторые новые термины, которые появились. Когда определенное вещество растворяется в жидкости — воде в случае Твин — и если полученная таким образом жидкость может проводить электричество, такая жидкость называется раствором электролита, а растворенное вещество называется электролитом. И каждая корпускула, несущая электричество, называется ионом (греческое слово, означающее странник).

    Поваренная поваренная соль (NaCl) является электролитом, и когда она растворяется в воде с образованием соленой воды, она превращается в ионы натрия (Na + ) и ионы хлора (Cl ), каждый из которых представляет собой частицу который проводит электричество.

    Вернемся к проводимости. Электропроводность — это показатель того, насколько легко протекает электричество. В воде именно ионы передают электричество от одного к другому. Это означает, что чем больше Na + и Cl содержится в воде, тем больше электричества переносится и тем выше проводимость.

    Подводя итог, если мы знаем электропроводность образца соленой воды, мы можем рассчитать, насколько соленой является вода. (Это то, что происходит при преобразовании солености, чтобы получить значение, отображаемое кондуктометром Twin.)

    Соленость (плотность соли в соленой воде) и проводимость
    Температура жидкости 25°C, IEEE J.Ocean.Eng., OE-5(1),3~8(1980).

    0120 9019
    NaCl плотность
    (W / V)%
    Проводимость
    (MS / CM)
    NaCl плотность
    (W / V)%
    Проводимость
    (MS / CM)
    0,1 2,0 ​​ 1,1 19,2
    0,2 3,9 1.2 20.8 20.8
    0.3 5.7 1.3
    0,4 ​​ 70114 1.4
    0.5
    0.5 9.2 1.5 25.6
    0.6 10.9 10.9 1.6 27.1 27.1
    0,7 12.6 1.7 1.7 28.6
    0.8 14.3 1.8 30.1 30.1 30.1
    0,9 16.0 1,9 31.6
    1,0
    1.0 17,6 2.0 2.0 33.0 33.0163

    Сильные электролиты, слабые электролиты

    Вы теперь понимаете, что мы можем определить соленость соленой воды, зная ее электропроводность. Некоторые из вас могут задаться вопросом, можно ли также измерить сахарную воду. К сожалению, кондуктометр не может определить плотность сахара в воде.Хотя сахар растворим в воде, он не образует ионов, а значит, не является электролитом. Только когда в воде образуются ионы, можно рассчитать плотность растворенного вещества по проводимости, измеренной с помощью кондуктометра.

    Как и человек, электролит обладает множеством свойств. Электролиты можно условно разделить на сильные электролиты и слабые электролиты. Давайте потратим немного времени на эту тему.

    Сильные электролиты

    Соль содержит NaCl и KCl, которые при растворении в воде образуют электролиты, большинство из которых становится ионами.Зависимость между плотностью и проводимостью почти линейна. Однако, как видно на диаграмме, в отличие от зоны низкой плотности, в зоне высокой плотности не наблюдается увеличения проводимости при дальнейшем увеличении плотности. Наступает точка насыщения, мало чем отличающаяся от дорожной пробки, когда ионы взаимодействуют друг с другом, и это затрудняет протекание электричества.

    Слабые электролиты

    В зоне очень низкой плотности проводимость имеет линейную зависимость от плотности, как это видно для органических кислот.Хорошим примером является раствор уксусной кислоты. Однако с увеличением плотности скорость ионизации уменьшается. В зоне высокой плотности ионизируется только часть электролита, и из-за переполненности большая часть потенциальных ионов остается растворенной в воде в виде молекул.

    3 Хорошая пара и плохая пара

    , когда CH 3 COOH ионизируется, он становится CH 3 COO и H + , но так как это слабый электролит, большая часть молекул остается CH 3 COOH.Другими словами, они хорошая пара. Когда ацетат натрия (CH 3 COONa) ионизируется, он превращается в ацетат ионов CH 3 COO и ион натрия Na + , но, поскольку он является сильным электролитом, в отличие от ацетата, он проявляет разделение большинства его молекул. В отличие от ацетата, ацетат натрия похож на плохую пару.


    О моль/л (моль на литр): моль (обозначение единицы моль в системе СИ) — это одна из химических единиц, которую мы используем для выражения измеренного количества вещества.Число атомов или молекул в одном моле вещества равно постоянной Авогадро, которая имеет значение 6,022 X 10 23 . Поэтому единица плотности моль/л (моль на литр) показывает, какое количество вещества (в молях) растворено в 1 л раствора.

    История электропроводности

    Алессандро Вольта был физиком, родившимся в Италии в 1745 году. Он стал известен в 1800 году как изобретатель первой электрической батареи. В отличие от фрикционных батарей, известных до того времени, батарея Вольта обеспечивала непрерывный электрический ток и была одним из величайших изобретений века.Это достижение Вольта проложило путь таким, как Георг Ом, немецкий физик, измеривший проводимость металлов и в 1827 году открывший знаменитый теперь закон Ома.

    Майкл Фарадей родился в 1791 году в семье английского кузнеца. В 13 лет он стал учеником переплетчика, что дало ему доступ ко многим книгам. В 1833 году он стал ассистентом профессора Дэвиса в Королевской исследовательской лаборатории. Он проделал выдающуюся работу в области химии и физики, а в 1833 году сформулировал закон электролиза и представил ион состоящим из корпускул, которые передают электричество в растворе.

    Проводимость электролитов энергетически измерял Фридрих Кольрауш из Германии между 1869 и 1880 годами. Говорят, что он начал измерять проводимость как средство получения ионного продукта. Мост Кольрауша, изобретенный им в то время для измерения электропроводности, хорошо известен и сегодня.

    Г. Ом

    A. Volta (Италия) 1745-1827
    гг. (Германия) 1787-1854
    млн.Faraday (Англия) (Англия) 1791-1867
    F. Kohlrausch (Германия) (Германия) 1840-1910

    Следующая страница Правила проводимости Метметры

    Измерение плотности локальной поверхности в электролите сканирующий силовой микроскоп

    %PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 6 0 объект /Создатель (Эльзевир) /Ключевые слова () /Продюсер (Apex PDFWriter) /AuthoritativeDomain#5B1#5D (elsevier.com) /AuthoritativeDomain#5B2#5D (sciencedirect.ком) /ModDate (D:20081231174102+05’30’) /Заголовок (Измерение локальной плотности поверхностного заряда в растворах электролитов с помощью сканирующего силового микроскопа) /В ловушке /Ложь >> эндообъект 2 0 объект > поток application/pdfdoi:10.1016/S0006-3495(92)81601-6

  • Ханс-Юрген Батт
  • Эльзевир
  • Измерение локальной плотности поверхностного заряда в растворах электролитов с помощью сканирующего силового микроскопа
  • Apex PDFWriterFalseB1journalThe Biophysical SocietyAugust 199210.1016/S0006-3495(92)81601-65820006-34952578-582Biophysical Journal578http://dx.doi.org/10.1016/S0006-3495(92)81601-6632005-09-22T05:09:43+05:30-1200Elsevier200 -31T17:41:02+05:302008-12-31T17:41:02+05:30uuid:de7f671a-7b5a-4bf3-9089-b0c8570eba8fuuid:79c1ed4c-1113-488b-95bd-229525b5a872True 908.com
  • sciencedirect.com
  • конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 7 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] >> /Тип /Страница /Анноты [30 0 Р] >> эндообъект 8 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] >> /Тип /Страница >> эндообъект 9 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] >> /Тип /Страница >> эндообъект 10 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] >> /Тип /Страница >> эндообъект 11 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] >> /Тип /Страница >> эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > поток HWr6+xLVXAImIm奜SDY%!uπIi]>er0?w*ω4Ze2 ?&c(Tv4~{~W1pDdٶ˴%Dm3͉3,v .13 см-2.

    SrTiO с электролитным управлением
    3

    Ионные гели, образованные матрицей сополимера ПС-ПММА-ПС в ионных жидкостях (например, EMI-TFSA), используются для создания оголенной поверхности нелегированного SrTiO 3 (STO), полупроводникового оксида перовскита. Накопление высокой концентрации катионов на поверхности кристалла вызывает электронную перестройку, образуя двумерную и высокоподвижную систему электронов непосредственно под поверхностью, находящихся на позициях Ti и частично заполняющих зону проводимости Ti 3d.14 см-2 электронов можно индуцировать, регулируя напряжение затвора в пределах электрохимического окна электролита. Сильные электрические поля подвижных ионов в электролите очень напоминают «полярную катастрофу», вызванную полярностью верхнего слоя алюмината лантана (LAO) в гетероструктурах LAO/STO. Низкотемпературные измерения магнитотранспорта в сильном поле показывают, что эффект Кондо из-за магнетизма +3-координированных ионов Ti является доминирующим механизмом рассеяния при высокой электронной плотности [1].

    Рисунок взят из [Ref 2], демонстрирующий аналогию между интерфейсом LAO/STO и STO с электролитным управлением.

    Ионно-жидкостная вентиляция наноструктур титаната стронция

    Мы стремимся изучить сверхпроводящие свойства интерфейсов титаната стронция в наномасштабе с использованием ионно-жидкостного затвора в сочетании с наноструктурированными металлическими затворами. Нас интересуют следующие вопросы: что такое фазовая диаграмма в небольших устройствах и как она соотносится с объемными данными? Какую информацию о характере переноса мы можем извлечь, измеряя мезоскопические эффекты?

    СЭМ-микрофотография полосы Холла длиной 1 мкм и шириной 300 нм STO с ионной жидкостью; Дифференциальное сопротивление стержня Холла в зависимости от постоянного тока смещения, показывающее критический ток 7 нА; Универсальные колебания проводимости сопротивления.

    Используя затворы с наноструктурой, мы можем определить полосу Холла длиной 1 мкм и шириной 300 нм. Это позволяет нам как изучать сверхпроводимость на наноуровне в STO, так и получать доступ к мезоскопическому транспортному режиму. Кроме того, эти затворы можно использовать для модуляции уровня Ферми и эффективной ширины полосы Холла путем изменения напряжения затвора. Это устройство демонстрирует явную сверхпроводящую способность при 12 мК с критическим током около 7 нА. Характеристика критического тока сильно подавлена ​​в зависимости от температуры и исчезает при температуре около 200 мК.2/ч и уменьшается с температурой, как и ожидалось. Мы все еще видим флуктуации при температурах до 500 мК.

    Рентгеновские исследования на месте

    Понимание того, как ионы в электролите реагируют на приложенный потенциал, является ключом к максимизации межфазной емкости и достижению максимальной плотности носителей. Поскольку ионы также рассеивают носители в SrTiO 3 , понимание того, как ионы упорядочиваются на поверхности, важно для максимизации подвижности носителей.

    Используя яркий источник синхротронного рентгеновского излучения в Стэнфордском источнике синхротронного излучения (прямо на холме от Стэнфорда), мы можем измерить распределение ионов над поверхностью SrTiO 3 в ионной жидкости BMPY-FAP.Удивительно, но ионы образуют чередующиеся положительно и отрицательно заряженные слои на поверхности и вращаются при приложении смещения.

     

    Формирование слоистой структуры в BMPY-FAP. Отражательная способность. Символы — это данные, а линии — наиболее подходящие модели. Извлеченная плотность заряда показывает обогащение катионами первого слоя при положительном смещении. Увеличение расстояния между слоями при положительном смещении предполагает, что длинная ось катиона повернулась перпендикулярно поверхности.

    Мы показали, что, помимо электростатических эффектов, электрохимия может играть роль в изменении электрических свойств материалов. Например, мы использовали рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, чтобы показать, что в тонких золотых пленках относительно большое изменение плотности носителей, наблюдаемое другими группами, использующими гейтирование электролита, вызвано обратимым окислением поверхности золота.

     

    Формирование поверхностного слоя Au 2 O 3 при отрицательном напряжении на затворе.(а) Поверхностное сопротивление и (б) плотность носителей в зависимости от приложенного смещения к электролиту (DEME-BF4). (c) Нормированный коэффициент поглощения в зависимости от энергии падающего рентгеновского излучения (XANES) при -2 В, 0 В и 2 В и (d) разница между спектром 0 В и другими спектрами. Большие изменения сопротивления и концентрации носителей при -2 В совпадают с появлением в спектре особенностей Au 2 O 3 . (e), (f) То же измерение при более высоком угле скольжения (с расчетной глубиной проникновения 150 нм) не показывает изменений в зависимости от напряжения на затворе, что указывает на то, что окисление является поверхностным эффектом.

    Ссылки
    1. Menyoung Lee, JR Williams, Sipei Zhang, C. Daniel Frisbie и D. Goldhaber-Gordon, «Electrolyte Gate-Controlled Kondo Effect in SrTiO3», Physical Review Letters 107, 256601 (2011) [см. 2, сопровождающая точка зрения физики]. Дополнительная информация.
    2. Иоганн Кроха, «Настройка корреляций в двумерной электронной жидкости», Physics 4, 106 (2011).
    3. Тревор Петах, М. Ли, Р. К. Дэвис, А. Мехта и Д. Голдхабер-Гордон.«Механизм большой модуляции проводимости в тонких золотых пленках с электролитным управлением», Physical Review B , 90(8), 081108 (2014).
    4. Тревор Петах, А. Мехта, Р. Маркс, Б. Джонсон, М. Ф. Тони и Д. Голдхабер-Гордон. «Управляемое напряжением межфазное наслоение в ионной жидкости на SrTiO 3 », ACS Nano , 10 (4), 4565-4569 (2016).

    Свяжитесь с Мениоунг Ли ([email protected]), Сэмом Стэнвиком ([email protected]), Тревором Петахом ([email protected]) или Патриком Галлахером ([email protected]) для получения дополнительной информации.
    .

    Leave a Reply

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2019 © Все права защищены.