Приготовить щелочной электролит своими руками

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Несмотря на то что принцип работы раствора одинаков для разных источников питания, следует знать о некоторых различиях составов. В зависимости от состава принято выделять щелочной и кислотный электролиты.

Щелочные АКБ

Этот вид источников питания характеризуется наличием гидроокиси никеля, окиси бария и графита. Электролит в этом виде аккумуляторов представляет собой 20% раствор едкого калия. Традиционно используется добавка моногидрата лития, которая позволяет продлить срок эксплуатации АКБ.

Щелочные источники питания отличаются отсутствием взаимодействия калийного раствора с веществами, образуемыми во время работы аккумулятора, что способствует аксимальному уменьшению расхода.

Кислотные АКБ

Этот вид источников питания является одним из самых традиционных, поэтому и раствор в них знаком многим — смесь дистиллированной воды и серного раствора. Концентрат электролита для свинцово-кислотных аккумуляторов дешёво стоит и характеризуется способностью проводить ток большой величины. Плотность жидкости должна соответствовать климатическим показателям.

Таблица 1. Рекомендуемая плотность электролита

Особенности электролитов блестящего никелирования.

Основное назначение процесса блестящего никелирования – защитно-декоративная отделка изделий. Покрытия получаются с зеркальным блеском непосредственно за счет состава электролитов никелирования.

Из обычных электролитов, рассмотренных ранее (см. «Никелирование»), в отсутствие специальных добавок никелевые покрытия получаются матовыми, и для придания блеска приходится прибегать к трудоемкой механической операции – полировке, при которой безвозвратно теряется до 20% электроосажденного никеля (см. «Первые шаги в гальванике.Часть 2»). Поэтому вопросу получения блестящих никелевых покрытий непосредственно из электролитов никелирования уделяется много внимания.

Помимо основных компонентов (сульфата никеля, борной кислоты и хлоридов), назначение которых разбиралось в статье «Электролиты никелирования. Часть1», в состав электролитов никелирования должны входить специальные добавки –  блескообразователи, которые влияют на процесс осаждения, способствуя получению блестящей поверхности.

Блескообразователи по своему влиянию на течение процесса можно разделить на два класса. Блескообразователи 1-го класса позволяют получать блестящее покрытие на полированной поверхности, но сами не могут обеспечить сильный блеск. Такие вещества можно вводить в электролит никелирования в сравнительно больших концентрациях, т.к. они не снижают пластичность покрытия и прочность его сцепления с основой. В частности, к блескообразователям 1-го класса относится сахарин.

Блескообразователи 2-го класса включают несколько подклассов. Один из них – это ионы металлов (цинка, кадмия, свинца) с высоким перенапряжением водорода в кислых растворах, другой подкласс –  включает органические соединения (тиомочевина, 1,4 — бутиндиол и др.).

Для достижения наилучшего результата – получения пластичного блестящего покрытия в электролит никелирования необходимо вводить блескообразователи и 1-го и 2-го класса. При этом основные компоненты вводятся с повышенной концентрацией, а именно содержание никеля доводят до 100 г/л, хлоридов – не менее 14 г/л, а борную кислоту до 38 г/л, что способствует получению пластичных осадков при повышенной плотности тока.

Состав электролита блестящего никелирования, г/л:

Никель сернокислый 280 – 300

Никель хлористый  50 – 60

Кислота борная  25 – 40

Сахарин  1 – 2

1,4 – бутиндиол  0,15 – 0,18

Фталимид  0,02 – 0,04

pH = 4 – 4,8; температура 50 – 60ºС; плотность тока 3 – 8 А/дм2.

В электролите блестящего никелирования  используют также добавки: хлорамина Б, пропаргилового спирта, бензосульфамида и др.

Для получения блестящих покрытий необходимо интенсивное перемешивание электролита никелирования сжатым воздухом желательно в сочетании с качанием катодных штанг, а также непрерывная фильтрация электролита.

Детали, покрытые из блестящего электролита никелирования.

Важно также правильно приготовить электролит никелирования. Для этого в горячей дистиллированной воде (80 – 90ºС) растворяют при перемешивании сернокислый и хлористый никель, борную кислоту

Доведенный до рабочего объема электролит подвергают химической и селективной  очистке, прорабатывая при pH 2 – 3,температуре 50 – 60ºС, перемешивании сжатым воздухом и плотности тока 0,1 – 0,3 А/дм2 в течение 24 часов. Затем pH доводят до 5 – 5,5 и вводят 30%-ный раствор перекиси водорода (2 мл/л).

Раствор перемешивают 30 минут, добавляют активированный уголь 3 г/л, еще раз перемешивают, отстаивают 7–12 часов и фильтруют. В очищенный электролит вводят блескообразователи: сахарин и 1,4 – бутиндиол непосредственно, а фталимид – предварительно растворив в небольшом количестве электролита, подогретого до 70 – 80°С.

Наиболее характерными дефектами процесса блестящего никелирования могут быть:

• • Питтинг – при низкой температуре электролита или наличии примесей железа;
  • Хрупкие осадки – загрязнение электролита органикой или недостаток 1,4 – бутиндиола;
  • Недостаточный блеск – мала концентрация блескообразователей или не выдерживается pH.

Главное преимущество электролита блестящего никелирования в том, что получаемые покрытия обладают способностью в значительной мере сглаживать мелкие неровности на деталях, которые остаются после механической обработки и имеют хороший декоративный вид.

• «Химическое и электрохимическое полирование металлов.»
• «Осаждение сплавов никель-кобальт.»
• «Причины нарушения качества гальванических покрытий.»

Загущенный электролит

Сравнительно большой объем электролита в электрохимической ячейке увеличивает срок ее службы. Загущенный электролит, по мысли авторов прибора, должен замедлять диффузию продуктов растворения цинка к катоду. Внутри корпуса датчика размещен мост температурной компенсации, собранный на термисторах. Корпус датчика должен быть надежно герметизирован.

В некоторых элементах функции сепараторов выполняют загущенный электролит или пастовая диафрагма. Устойчивость загущенных электролитов и пастовых диафрагм зависит от природы и концентрации загустителей и ионов, входящих в состав электролитов, и закономерности изменения рН при разряде.

Присутствие в массе двуокиси марганца способствует каталитическому разложению образующейся на положительном электроде перекиси водорода. Применение загущенного электролита затрудняет намокание электрода.

Малые значения токов, генерируемых на электродах высотой менее 7 мм в случае жидкого электролита ( 1 5 и 1 6 ма на весь электрод) свидетельствуют о появлении ( самопроизвольном) пленки электролита значительной протяженности, которая затрудняет доступ газа к поверхности металла. В случае загущенного электролита ток ионизации водорода составляет около 30 ма, и не зависит от высоты электрода / Ширина зоны реакции составляет менее одного миллиметра. Пленки электролита в зоне контакта металла с загущенным электролитом, по-видимому, очень тонкие.

Карточка сворачивается в виде цилиндра так, чтобы края ее 5 перекрывали друг друга. Такая диафрагма со слоем загущенного электролита называется пастовой диафрагмой, а слой загущенного электролита — пастой.

Компоненты перемешивают до получения однородной смеси и исчезновения комков. Образующуюся пену удаляют с поверхности загущенного электролита с помощью дуршлага.

В качестве электролита используется 35 — 40 % — ный раствор едкого кали ( КОН), содержащий около 5 % растворенной окиси цинка. В некоторых типах окиснортутных элементов используется загущенный электролит, приготовляемый добавкой к электролиту 1 5 — 4 % карбооксиметилцелпюлозы.

Для некоторых элементов ( например, Марс) электролит вводят в элементы в виде пастовых диафрагм. Кабельную бумагу пропитывают электролитом и на одну сторону наносят загущенный электролит — пасту. Чтобы он не густел в аппаратуре до нанесения на бумагу, электролит охлаждают до 14 — 16 С. На рис. 137 представлена схема машины для приготовления пастовых диафрагм. Самозагустевающий электролит применяют для того, чтобы слой электролита не стекал с бумаги. Слой пасты не припудривают крахмалом, а используют его липкость для приклейки к цинковым листам — отрицательным электродам. Кроме того, в галетные батареи вкладывают еще диафрагмы из фильтровального картона, пропитанного электролитом.

Этот слой обладает электронной проводимостью, непроницаем для ионов электролита и является токортводом положительного электрода соседнего элемента. Эта диафрагма имеет на поверхности, обращенной к цинку, слои загущенного электролита.

Карточка сворачивается в виде цилиндра так, чтобы края ее 5 перекрывали друг друга. Такая диафрагма со слоем загущенного электролита называется пастовой диафрагмой, а слой загущенного электролита — пастой.

Несколько слов о кислотном электролите

Кислотный электролит – это одна из составляющих частей многих аккумуляторных батарей (АКБ). Данная субстанция представляет собой смесь из двух основных элементов:

• кислоты, которой зачастую выступает серная;
• и дистиллированной воды.

В привычном для всех варианте, жидкостный электролит требует периодической заливки, ибо в процессе работы частично испаряется и уходит по газоотводным отделам аккумулятора. Также в зависимости от сезона раствор должен быть либо менее, либо более плотным. Именно правильно поддерживая количество и плотность кислотного электролита от используемой батареи можно добиться наивысшего КПД. По сути, только эти два показателя смеси кислоты и дистиллированный воды требуют должного слежения и соответствующей корректировки.

Классификация

Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на две группы:

1. Сильные электролиты — электролиты, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью) и не зависит от концентрации раствора. Сюда относятся подавляющее большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты (сильные кислоты, такие как HCl, HBr, HI, HNO_3, H₂SO₄).
2. Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. К ним относят воду, ряд кислот (слабые кислоты, такие как HF), основания p-, d- и f-элементов.

Между этими двумя группами чёткой границы нет, одно и то же вещество может в одном растворителе проявлять свойства сильного электролита, а в другом — слабого.

Требования для разных климатических зон

Перед тем как корректировать плотность электролита в аккумуляторе необходимо разобраться, для чего это делается. Зимой данный параметр необходимо повышать, чтобы АКБ не замерз при низких температурах. Летом он снижается, что продлевает срок службы батареи.

Опытным специалистам удается повысить плотность, добавляя корректирующий электролит для аккумуляторов, а в случае необходимости возможно ее понижение с помощью дистиллированной воды.

При этом автолюбители рекомендуют без крайней необходимости не пользоваться таким методом, поскольку возможен вывод из строя АКБ из-за несоблюдения правильных пропорций. Многие используют усредненную плотность, что позволяет пользоваться батареей в любое время года без лишних манипуляций. В таблицу сведены наиболее распространенные параметры плотности:

Если ожидается аномальный холод в центральном либо южном районе, то рекомендуется занести батарею в теплую комнату, проверить уровень заряда и довести его до 100% если необходимо. Полностью разряженная батарея обладает низкой плотностью (1,10 г/см 3), что способствует ее замерзанию уже при -5°C.

Порядок заливки и доливки кислотного электролита в АКБ

Из представленной выше информации понятно, что кислотный электролит любого аккумулятора важно поддерживать на должном уровне и состоянии. Использование низкокачественного или малого количества раствора является тем фактором, который может существенно снизить срок службы АКБ

В процессе эксплуатации кислотных батарей может потребоваться либо полная смена электролита, либо его доливка. Любой из данных процессов стоит проводить при появлении следующих признаков:

• аккумулятор перестал держать заряд или делает это крайне слабо;
• электроды, сепараторы и их пластины целы;
• АКБ заряжался, но результата от этого не было или он был, но крайне слабый.

Наблюдаете эти моменты конкретно в своей ситуации? Тогда смена или частичная доливка кислотного электролита просто необходима, ведь возможно именно они реанимируют аккумулятор.

Если со сменой раствора особых сложностей у автомобилистов не возникает, то вот с его доливкой многие не справляются. На самом деле в проведении этой процедуры ничего сложного нет и порядок её реализации таков:

1. Снимите АКБ с автомобиля;
2. Отнесите батарею в место доливки, которое обязательно должно быть защищено от сторонних лиц, тока, огня и воды;
3. Приготовьте защитный костюм и некоторые инструменты для доливки электролита;
4. После этого аккуратно снимите крышки сепараторов и при помощи анализатора проверьте плотность электролита, а также уровень его заливки. Плотность выше нормы – разбавьте электролит дистиллированной водой, ниже – долейте корректирующий электролит. Доливать раствор желательно до рекомендуемого производителем АКБ уровня, но лёгкое отступление от него с соблюдением нормальной плотности электролита, проверяемой анализатором, также допустимо;
5. Затем остаётся лишь собрать аккумулятор в первоначальный вид и вернуть его в конструкцию автомобиля.

Отметим, что заменяя или доливая большое количество электролита, желательно дополнительно подзарядить аккумулятор. При полной замене раствора необходима полноценная зарядка батареи, при частичной доливке – треть или четверть от длительности полноценной зарядки.

Приготовления — электролит

Для приготовления электролита хлорную кислоту медленно, небольшими порциями вводят в уксусный ангидрид, непрерывно перемешивая и охлаждая смесь, чтобы ее температура не превышала 30 — 35 С.

Для приготовления электролита цианистый калий растворяют в теплой воде, затем добавляют в раствор окись кадмия, которая растворяется при помешивании. После этого добавляют другие вещества, входящие ( по рецепту) в электролит.

Для приготовления электролита, не замерзающего до — 30 С, берут обычно используемый в переносных электродах сравнения насыщенный раствор сульфата меди ( CuSO4 — 5H2O) хч или чда, добавляют к нему этиленгликоль и хорошо перемешивают. Соотношение насыщенного раствора сульфата меди и этиленгликоля должно быть 3: 2 по объему.

Для приготовления электролита составляют соль Шевреля, как это описано на стр.

Для приготовления электролита карбонат меди растворяют в борфтористоводородной кислоте, после чего добавляют борную кислоту. Кислотность электролита должна быть в пределах рН 0 8 — 1 7; температура 25 — 50 С.

Для приготовления электролита в 2 / 3 объема воды растворяют при 40 — 50 С хлориды цинка и аммония. В остывший раствор при перемешивании добавляют сначала добавку А, а затем В — постепенно, при тщательном перемешивании до полного исчезновения осадка, который выпадает при введении добавок в электролит. Полученный электролит разбавляют водой до нужного объема.

Для приготовления электролита растворяют в половинном объеме воды, подогретой до 50 — 70 С, пирофосфат натрия, после чего добавляют раствор сернокислого цинка; при этом выпадает осадок Zn2P2O7, который растворяется в избытке пирофосфата натрия при интенсивном перемешивании с образованием комплекса. Отдельно растворяют двузамещенный фосфат аммония при комнатной температуре и декстрин при 60 — 70 С. Затем растворы смешивают, фильтруют ( если нужно) и сливают в рабочую ванну. Приготовленный электролит не требует предварительной проработки током. Аналогично готовятся и другие пирофосфатные электролиты.

Для приготовления электролита следует исходить из цианида CuGN, который при взаимодействии с цианидом натрия или калия в растворе образует соответствующую комплексную соль меди.

Для приготовления электролита разводят готовый жидкий электролит или растворяют твердую щелочь в дистиллированной воде. Приготовление электролита происходит обыкновенно в стальных сварных баках или в чугунной посуде.

Для приготовления электролита применяют стойкую к действию серной кислоты посуду ( керамическую, эбонитовую или деревянные баки, выложенные листовым свинцом), емкость которой должна быть достаточной для заливки всей батареи с учетом доливки при формовке. Общее количество электролита для заливки батареи определяется умножением его количества, требуемого для одного элемента, на число элементов в батарее с добавлением 10 % электролита на долив при ее формовке.

До приготовления электролита для аккумуляторов ЖН получают лабораторные анализы на дистиллированную воду и щелочь. Щелочные аккумуляторы заливают составным электролитом — водным раствором едкого кали плотностью 1 19 — 1 21 г / см3 с добавкой моногидрата лития или раствором едкого натра плотностью 1 17 — 1 19 г / см3 с добавкой моногидрата лития.

Для приготовления электролита должен применяться гидрат окиси калия технический высшего сорта, поставляемый в виде чешуек в полиэтиленовых вкладышах или мешках, или жидкий марки ХЧ соответствующего ГОСТ.

Концентрация серной кислоты в АКБ

Этот показатель кислотности напрямую зависит от необходимой плотности электролита. Изначально средняя концентрация этого раствора в автомобильном аккумуляторе — около 40% в зависимости от температуры и климата, в которых используется источник питания. Во время эксплуатации концентрация кислоты падает до 10–20%, что сказывается на работоспособности АКБ.

Вместе с тем стоит понимать, что аккумуляторная серная составляющая — наичистейшая жидкость, которая на 93% состоит непосредственно из кислоты остальные 7% — примеси. На территории России производство этого химиката строго регламентировано — продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ.

Другие виды АКБ можно ли приготовить электролит для них самостоятельно

Отдельно хотелось бы обратить внимание на современные свинцово-кислотные источники питания — гелевые и AGM. Они также могут быть заправлены собственноручно приготовленным раствором, который в них находится в специфической форме — в виде геля или внутри сепараторов

Для заправки гелевых аккумуляторов понадобится ещё один химический компонент — силикагель, который загустит кислотный раствор.

Кадмиевоникелевые и железоникелевые аккумуляторы

В отличие от свинцовых источников питания, кадмиево- и железоникелевые заливаются щелочным растовром, который является смесью дистиллированной воды и едкого калия или натрия. Гидроксид лития, входящий в состав этого раствора для определённых температурных режимов, позволяет увеличить срок службы АКБ.

Таблица 2. Состав и плотность электролита для кадмиево- и железоникелевых и аккумуляторов.

Железоникелевые источники питания рекомендуется эксплуатировать в тех же условиях, что и кадмиево-никелевые. Однако стоит отметить, что они более восприимчивы к низким температурам. Поэтому их следует использовать до минус 20 градусов.

Высаливающее действие — электролит

Высаливающее действие электролитов зависит, главным образом, от анионов. По интенсивности высаливания ионы располагаются по степени гидратации, а не по валентности, как в случае коагуляции.

Высаливающее действие электролитов и других веществ обусловлено в первую очередь тем, что они связывают молекулы вещества дисперсионной среды и тем самым изменяют растворяющую способность последней.

Особенно заметно высаливающее действие электролитов при улавливании водой органических оснований. Это, по-видимому, объясняется тем, что при взаимодействии ионов соли с молекулами воды происходит гидратация ионов. Вследствие большей прочности образующихся гидратных комплексов по сравнению с гидратами оснований менее полярный компонент выталкивается из поля иона, становится подвижным и обогащает газовую фазу.

С) повышает высаливающее действие электролита.

Наиболее полно эффективность высаливающего действия электролитов изучена в случае нитратов, главным образом в системах на основе нитрата уранила как экстрагируемого компонента. По-видимому, впервые заметное увеличение коэффициента распределения UO2 ( NO3) 2 при экстракции его диэтиловым эфиром в присутствии больших количеств добавленного в качестве высаливателя в водную фазу нитрата аммония наблюдали Гехт и Грюнвальд , а также Фарман и др. ( цит.

Сопряженная растворимость может снижать высаливающее действие электролитов.

Содержание неомыленного жира в мыльном клее повышает чувствительность последнего к высаливающему действию электролитов: пережиренное мыло высаливается при концентрации электролита ниже предельной, но при этом загрязнения и красящие вещества адсорбируются ( поглощаются) образующимися мылами. Очистительный эффект высаливания не достигается.

Понижение температуры при высаливании мыльного клея ( ниже 100 С) повышает высаливающее действие электролита. При температуре более 100 С эффект высаливания электролита понижается и при очень высокой температуре мыльный клей практически не поддается высаливанию.

Хотя степень дисперсности этого реагента в ряду дистиллированная, пресная и сточная воды уменьшается ( что связано, по-видимому, с высаливающим действием электролитов), однако его защитный эффект в этих средах сохраняется достаточно высоким.

Изменение же скорости адсорбции поверхностно-активных веществ при изменении концентрации электролита не укладывается в представлении об изменении поверхностной активности органической добавки, поскольку при увеличении высаливающего действия электролита происходит не ускорение адсорбции, как это следовало бы ожидать, а замедление.

Из данных рис. 1 следует, что коэффициент распределения органического компонента ( характеризуемый наклоном кривой — / V0 — N0 при VQ 0), весьма мал, что объясняется сильным высаливающим действием электролита в фазе набухшего ионита. Иными словами, при больших концентрациях органического компонента эффективная сорбция воды ионитом весьма велика. Последняя измеряется числом грамм-молей воды, сорбированных таким объемом ионита, в котором содержится один грамм-моль обоих компонентов, и равна разности мольных долей воды в фазе ионита и в фазе раствора.