Akumulatory kwasowe - elektrolit, napięcie, gęstość, zasiarczenie

Odpowiedź błędna. Sam stężony kwas siarkowy nie jest stosowany jako elektrolit - w ogniwie ołowiowym pracuje wodny roztwór H2SO4, a jego stan naładowania ocenia się areometrem na podstawie gęstości względnej elektrolitu 1. Czysty, stężony kwas nie miałby właściwej gęstości pracy (ok. 1,25-1,28) ani nie pozwalałby na uzupełnianie ubytków wodą destylowaną 2.

Odpowiedź błędna. W akumulatorach ołowiowych elektrolitem nie jest kwas solny (HCl), lecz wodny roztwór kwasu siarkowego - to reakcja ołowiu i H2SO4 wytwarza napięcie ogniwa 2 V 1. Kwas solny nie pracuje w tej chemii i nie dałby charakterystycznej gęstości elektrolitu mierzonej areometrem 2.

Odpowiedź błędna. Chlor (Cl2) nie powstaje w akumulatorze kwasowo-ołowiowym, ponieważ elektrolitem jest rozcieńczony kwas siarkowy (H2SO4), a nie związki chloru. Chlor mógłby wydzielać się w ogniwach z elektrolitem chlorkowym, co nie ma zastosowania do akumulatorów pokładowych stosowanych do zasilania urządzeń GMDSS.

Odpowiedź błędna. Azot (N2) jest gazem obojętnym, obecnym w powietrzu, i nie bierze udziału w reakcjach elektrochemicznych zachodzących w akumulatorze kwasowo-ołowiowym. Podczas ładowania wydziela się wodór (i częściowo tlen), a nie azot 1.

To odpowiedź błędna. Częściowe rozładowanie oznaczałoby napięcie wyraźnie wyższe od progu końcowego - dla baterii 24 V mniej więcej w przedziale 23-25 V, zależnie od obciążenia i temperatury. Wartość 21 V (1,75 V na ogniwo) to już dolna granica dopuszczalnego rozładowania, więc traktuje się ją jako stan całkowitego rozładowania, a nie „częściowego” 1.

To odpowiedź błędna. W pełni naładowany akumulator kwasowo-ołowiowy pokazuje na zaciskach napięcie nieco wyższe od znamionowego - dla ogniwa 12 V jest to ok. 12,6 V, a wartość zbliżona do znamionowej lub niższa świadczy już o rozładowaniu 1. Analogicznie bateria 24 V w pełni naładowana ma ok. 25,2-25,8 V, a nie 21 V - takie napięcie jednoznacznie wyklucza stan naładowania 2.

To niepoprawna odpowiedź. 1,95 V na ogniwo to napięcie ogniwa jeszcze prawie w pełni naładowanego (napięcie spoczynkowe pełnego ogniwa wynosi około 2,1 V). Progiem odcięcia rozładowania jest wartość znacznie niższa - 1,75 V na ogniwo dla standardowego prądu 1.

To niepoprawna odpowiedź. 1,60 V na ogniwo to napięcie końcowe dopuszczalne tylko przy bardzo dużych prądach rozładowania (0,5C-3,0C), a nie w normalnej eksploatacji 1. Dla zwykłego, wolnego rozładowania (≤0,2C) granicą jest 1,75 V na ogniwo - zejście do 1,60 V uszkadza ogniwo.

To błędna odpowiedź. Całkowicie rozładowany akumulator kwasowo-ołowiowy ma gęstość elektrolitu wyraźnie niższą (rzędu 1,12-1,15 g/cm³), ponieważ w miarę rozładowywania kwas siarkowy wiąże się z płytami jako siarczan ołowiu, a elektrolit „rozcieńcza się” w kierunku gęstości wody. Wartość 1,28 g/cm³ jest bliska maksimum, więc nie może oznaczać rozładowania 1.

To błędna odpowiedź. Częściowemu rozładowaniu odpowiadają wartości pośrednie (orientacyjnie ok. 1,20-1,24 g/cm³). Odczyt 1,28 g/cm³ leży na górnym krańcu skali areometru dla ogniwa kwasowo-ołowiowego, więc świadczy o pełnym naładowaniu, a nie o stanie pośrednim 1.

To niepoprawna odpowiedź. Akumulator częściowo rozładowany ma gęstość pośrednią - orientacyjnie w przedziale ok. 1,18-1,24 g/cm³, czyli wyraźnie wyższą niż zmierzone 1,10 g/cm³. Wartość 1,10 g/cm³ jest już poniżej poziomu roboczego i odpowiada stanowi całkowitego, a nie częściowego rozładowania 1.

To niepoprawna odpowiedź. Akumulator całkowicie naładowany ma gęstość elektrolitu rzędu 1,25-1,28 g/cm³ 12, a nie 1,10 g/cm³. Zmierzona wartość jest o kilkanaście setnych niższa od wartości pełnego naładowania i odpowiada stanowi rozładowania, a nie naładowania.

To niepoprawna odpowiedź. Pojemność akumulatora kwasowo-ołowiowego jest wyraźnie zależna od temperatury elektrolitu - w niższej temperaturze reakcje elektrochemiczne przebiegają wolniej i dostępna pojemność maleje 1. Dane katalogowe akumulatorów zawsze podaje się w temperaturze odniesienia (zwykle 20 C lub 25 C) właśnie dlatego, że przy innych temperaturach pojemność trzeba korygować 2.

To niepoprawna odpowiedź. Zależność jest odwrotna - wraz ze spadkiem temperatury pojemność akumulatora kwasowego maleje, a nie rośnie; źródła zgodnie podają ubytek rzędu ok. 0,6-1,0 %/C poniżej temperatury odniesienia 12. Podwyższona temperatura chwilowo zwiększa dostępną pojemność, ale przyspiesza starzenie, samorozładowanie i zużycie elektrolitu, więc również nie jest korzystna 2.

Błąd. Wartość 1,15 g/cm³ odpowiada akumulatorowi rozładowanemu, a nie w pełni naładowanemu - gęstość elektrolitu spada proporcjonalnie do stopnia rozładowania ogniwa 1. Dla akumulatora naładowanego w tropiku prawidłowa wartość to około 1,23 g/cm³, a nie 1,15.

Błąd. W tropiku celowo stosuje się elektrolit o niższej gęstości (ok. 1,23 g/cm³) niż w strefie umiarkowanej (ok. 1,28 g/cm³ w ok. 15-20°C), właśnie ze względu na wysoką temperaturę otoczenia, która przyspiesza reakcje chemiczne i degradację płyt 1. Gęstość elektrolitu nie jest więc taka sama w obu strefach klimatycznych.

To odpowiedź błędna. Akumulator kwasowy pozostawiony w stanie rozładowanym szybko ulega głębokiej sulfatacji - siarczan ołowiu krystalizuje na płytach i trwale zmniejsza pojemność, aż do całkowitej utraty zdolności do ładowania. Gęstość elektrolitu spada wtedy blisko wartości wody, co potwierdza pomiar areometrem 1. Dlatego magazynowanie „na pusto” jest wprost szkodliwe dla akumulatora GMDSS.

To odpowiedź błędna. Naładowanie do 50 % pojemności znamionowej wciąż oznacza stan częściowego rozładowania - gęstość elektrolytu jest wyraźnie niższa niż dla akumulatora w pełni naładowanego, więc procesy sulfatacji nadal postępują 1. Dla przechowywania obowiązuje reguła „pełne naładowanie + okresowe doładowanie”, a nie utrzymywanie połowicznego stanu.

Odpowiedź błędna. Do cel akumulatora kwasowo-ołowiowego nie dolewa się kwasu siarkowego. Podczas eksploatacji ubywa wody (rozkładanej przy ładowaniu na wodór i tlen), a nie kwasu - stężenie H2SO4 nie zmniejsza się samo w takim tempie, żeby wymagało uzupełniania. Dolanie kwasu podniosłoby gęstość elektrolitu ponad wartości znamionowe i przyspieszyłoby korozję płyt 1.

Odpowiedź błędna. Zwykłej wody (wodociągowej) nie wolno używać - zawiera sole mineralne i zanieczyszczenia, które wchodzą w reakcje z płytami i elektrolitem, przyspieszając zasiarczenie i samorozładowanie akumulatora. Dopuszczalna jest wyłącznie woda destylowana lub demineralizowana 1. Woda morska jest kategorycznie zabroniona 1.

To niepoprawna odpowiedź. Niski poziom elektrolitu wynika przede wszystkim z odparowywania wody (np. przy przeładowaniu, wysokiej temperaturze pracy, zatkanym odpowietrzniku) i braku jej uzupełniania, a nie z tworzenia się siarczanu ołowiu na płytach. Zasiarczenie może pośrednio podnosić temperaturę pracy i przyspieszać ubytek wody 1, ale samo w sobie nie jest utożsamiane z niskim poziomem elektrolitu jako objawem diagnostycznym.

To niepoprawna odpowiedź. Nalot (najczęściej biało-zielonkawy) na zaciskach akumulatora to korozja bieguna wywołana kontaktem z parami kwasu siarkowego, wyciekami elektrolitu lub reakcją metali zacisku i klemy. Jest to zjawisko powierzchniowe, dotyczące końcówek zewnętrznych, a nie procesu chemicznego zachodzącego na płytach ołowiowych wewnątrz ogniw, który definiuje zasiarczenie.