Взрыв аккумулятора: из-за чего происходит, последствия, как избежать
Теория маленького взрыва
Словосочетание «взрыв аккумулятора» слышал, наверное, каждый автомобилист. Это своего рода страшилка, о событиях которой все осведомлены, но мало кто видел ее своими глазами. Из-за чего взрывается аккумулятор автомобиля и чем это чревато?
Электролиза не избежать
Начнем, как положено, с химии. Каждый АКБ – это система из шести двухвольтовых кислотно-свинцовых батареек. В заряженном аккумуляторе положительные электроды (пластины) покрыты оксидом свинца, а отрицательные – губчатым свинцом. По мере разряда, Pb O2 восстанавливается при взаимодействии с сернокислотным электролитом до сульфата свинца, а свинец на отрицательных пластинах окисляется до того же самого PbSO4 . Понятное дело, на характеристики реакции сильно влияют различные присадки к активной массе пластин, но в упрощенном виде она выглядит так.
А что происходит при зарядке? Тут-то мы и приближаемся к взрывоопасной теме. При зарядке, сульфат свинца в ходе электролиза снова становится свинцом, его оксидом и серной кислотой. Это электролиз – именно он возвращает аккумуляторы к началу жизненного цикла, он же может сделать этот цикл последним.
Во время зарядки аккумулятора не весь ток идет на расщепление сульфата. Разлагается и вода, благодаря чему практически все аккумуляторы требуют более-менее регулярной доливки дистиллированной «ашдва-о». Получается простая реакция:
2H2O = 2H2 + O2.
Именно она делает аккумулятор взрывоопасным. Весь вопрос, насколько.
Взрыв без разрушений
Электролиз начинается в жидком электролите при напряжении свыше 1,2 В. Для заметного протекания реакции, нужен ток напряжением более 2В. А 2,5 В и выше – это уже промышленные величины, при таком напряжении осуществляется электролиз на заводах по производству водорода. Именно поэтому, аккумулятор не состоит из одной большой банки – напряжение 12 В вызвало бы такое кипение электролита, что батарею разнесло на куски за считанные секунды. В банках «здорового» рабочего аккумулятора наблюдается напряжение 2,1-2,2 В. Исходя из цифр выше, этого достаточно для постоянного медленного протекания электролиза. Именно медленного, потому что видимое кипение электролита при зарядке начинается от зарядных токов свыше 14,5 В.
Теперь посчитаем, сколько водорода необходимо для полноценного взрыва. Даже если мы будем считать для небольшого помещения, 3*3*2 метра, цифры окажутся внушительными. Водород становится взрывоопасен при концентрации в воздухе выше 4%. Так что, на взрыв такой комнаты понадобится 18*0,04=0,72 кубометра. Для «выкипания» такого количества водорода, придется израсходовать 32 моль воды, а это почти 0,6 литра! При стандартном зарядном токе АКБ столько испарит только за 2 недели. Не забываем, что комната имеет сообщение с окружающей средой, так что даже если забыть снять батарею с зарядного на время отпуска, водород не взорвется, а рассеется и выветрится.
Хуже, если батарея начисто лишена вентиляции. Небольшие отверстия на крышке и пробках для того и сделаны, чтобы выводить ни для кого не опасный избыток водорода и кислорода в окружающую среду. Если мусор и земля полностью их «запечатают», водород начнет скапливаться внутри корпуса. Таким же образом может повлиять термочехол на аккумулятор, если ткань чехла плотно закрывает газоотводные клапаны. В таких случаях, конечно, не миновать взрыва. Но не стоит пугаться, выглядеть это будет не так, как взрывы машин в блокбастерах. Чаще всего, микровзрыва, достаточного для того, чтобы разворотить внутренности АКБ, водитель ничего даже не замечает. Максимум, вспухнет корпус аккумулятора. Так что, слово «взрыв», которое так пугает на первый взгляд, здесь верно скорее теоретически, чем практически.
AGM и GEL – панацея от выкипания?
Бытует мнение, что AGM и GEL аккумуляторы, благодаря технологии изготовления, совсем не требуют долива воды. Так ли это? Батареи первого типа внутри проложены стекловолокном, пропитанным электролитом. Электролит аккумов второго типа при помощи силикагеля доводится до консистенции желе. На поверку, эти АКБ пусть и медленнее, но расходуют воду. Они просто пересыхают изнутри и в какой-то момент перестают функционировать. В таком случае, доливка всего нескольких миллилитров воды, может оживить такую батарею. Важно, чтобы было, куда доливать.
В чем же отличие AGM и GEL от типичных аккумуляторов? В том и дело, что именитые производители добавляют в свои VRLA-батареи (так называют оба класса в сумме) присадки, которые способствуют рекомбинации водорода и кислорода. Однако, некоторые бренды помельче, так делают далеко не всегда. Ведь клиент платит за модную технологию! Которая сама по себе не делает аккумулятор необслуживаемым, и уж тем более, вечным. Дьявол, как водится, в деталях.
«Тяжелый смог окутал Вашингтон…»
Другой распространенный страх автомобилистов, наряду со взрывом аккумулятора — опасные испарения при зарядке. Далеко не все могут подзаряжать батарею за пределами своей квартиры, как советуют эксперты. Неужели, необходимость домашнего заряда непоправимо отравляет воздух в жилище?
Присмотримся к страхам подробнее. Про смехотворность взрыва водорода мы уже сказали. На втором месте среди «зарядных фобий» стоит возможность отравиться сероводородом. Здесь, химия щелкает по носу
фантазеров: чтобы сульфат-ион восстановился, нужны на порядок более высокое напряжение и сила тока. Сернистый ангидрид (SO2) легче образовать «в стенах» аккумулятора, но и для такой реакции в аккумуляторе не могут возникнуть условия, даже теоретически.
Есть и более ядовитые соединения, выброс которых народная молва преписывает зарядке. Это арсин и стибин. Говорить о первом абсурдно – он является производным мышьяка, а мышьяк в качестве присадок к активной массе АКБ не добавляют уже пару-тройку десятилетий. А вот стибин мог бы образоваться внутри батареи, но катод, в ходе функционирования аккумулятора, не повреждается. А именно в катодах АКБ содержится сурьма. Но даже если бы стибин выработался в ходе эксплуатации, он бы тут же прореагировал с сульфатом свинца, восстановившись до металлической сурьмы.
Единственное, чего стоит бояться при домашней зарядке – аэрозоль серной кислоты. При кипении электролита, мельчайшие частицы кислоты перемешиваются с выходящим из отверстий в пробках воздухом. Аэрозоль вызывает кашель, раздражает слизистые оболочки, в остальном же он не опасен. Для человека. А вот для ткани и бумаги, аэрозоль очень вреден. За длительное время, он доведет до ветхости и то, и другое. Поэтому, рядом с заряжающимся аккумулятором лучше не держать важные бумаги или одежду.