Аккумуляторные батареи с VRLA – это, пожалуй, высшая ступень развития свинцово-кислотных АКБ на настоящий момент. Они обеспечивают высокие пусковые токи, увеличенное по сравнению с обычными аккумуляторами число циклов разряд/заряд, а значит и повышенный срок службы. А еще они быстро принимают заряд, не нуждаются в обслуживании и могут работать в любом положении.
Сразу нужно сказать, что VRLA присутствует только на АКБ со связанным электролитом – изготовленных с применением технологий GEL или AGM.
Зачем «связали» электролит?
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи получили очень широкое распространение благодаря явным положительным сторонам: высокая токоотдача, способность многократно принимать и отдавать заряд, отработанные технологии производства и обслуживания, а также относительно низкая цена. Наряду с эти есть и недостатки, основной из которых – срок службы. Рано или поздно аккумулятор выходит из строя. Причиной являются необратимые процессы в его недрах – окисление токоотводов, осыпание активной массы, разрушения сепараторов, сульфатация. Повреждения больше выражены в нижней части пластин АКБ, это связывают с расслоением электролита в банке аккумулятора – серная кислота тяжелее воды, ее концентрация возрастает ближе к дну.
Второе направление усовершенствования свинцово-кислотных батарей – повышение их энергоотдачи, а также скорости получения заряда. В «классических» АКБ коэффициент использования электродов даже при длительных режимах разряда не превышает 50-60%. В этом также может быть повинно расслоение электролита. При разряде АКБ активно расходуется серная кислота, а при расслоении электролита ее мало в верхней части банки аккумулятора. В процессе заряда батареи расходуется вода, которой мало в нижней части банки.
Расслоения можно избежать, исключив свободное перемещение электролита между пластинами. Действительно, от этого перемещения пользы никакой: где при разряде АКБ образовалась вода, там пусть она и остается, пока не понадобится при зарядке. Где израсходовалась серная кислота при разряде, в том же месте пусть и образуется при заряде.
Как связали электролит?
Собственно, пути два: сделать электролит не текучим или механически прекратить его перетекание.
Технология GEL. Электролит представляет собой гель - раствор серной кислоты, в который добавили загуститель. Чаще всего это двуокись кремния – силикагель (SiO2). Таким образом электролит потерял текучесть, превратился в желе.
Технология AGM (Absorbed Glass Mat). В качестве сепараторов между электродами используются маты из стекловолокна, пропитанные электролитом. Электролит удерживается в матах благодаря капиллярным силам.
В связи с применением этих двух технологий возникли три дополнительных положительных момента.
Первый. И гель, и стекловолоконные сепараторы механически препятствуют осыпанию активной массы с пластин. То есть своим присутствием увеличивают срок службы АКБ.
Второй. Работа аккумулятора связана с газообразованием и уменьшением количества воды. Кстати, именно поэтому в «обслуживаемые» АКБ рекомендуется периодически подливать дистиллированную воду. В процессе саморазряда аккумулятора – это когда АКБ не под нагрузкой, а «садится» просто с течением времени – вода, входящая в состав электролита, распадается на кислород и водород в результате химических реакций саморазряда на электродах. Также в процессе заряда аккумулятора происходит электролиз воды, опять же образуются водород и кислород. Образовавшиеся газы у «обычного» аккумулятора в виде пузырьков всплывают в электролите вверх и выходят из корпуса АКБ через дренажные отверстия в атмосферу. Если электролит связанный, активное всплывание невозможно. В гелевых аккумуляторах газы задерживаются в толще геля, и там водород реагирует с кислородом с образованием воды. Происходит так называемая рекомбинация. В AGM-аккумуляторах электролит дозируется так, чтобы мелкие поры в стекловолоконных матах были им заполнены, а крупные поры оставались свободными. В крупных порах накапливаются, циркулируют и рекомбинируют кислород и водород. Таким образом, почти вся разложившаяся на газы в процессе «жизнедеятельности» АКБ вода из аккумулятора никуда не девается, газы превращаются опять же в Н2О, и она продолжает «работать». Как итог – отпадает необходимость обслуживать АКБ, подливая в него дистиллированную воду. Да и подлить ее не просто: нужно ориентироваться на плотность электролита, а как ее измерить, если электролит в виде желе или впитан стекловолоконными матами?
Правда, существует и мнение о том, что реакция водорода с кислородом с образованием воды возможна только в присутствии катализатора (например, платины), поэтому быстрого превращения газов обратно в Н2О в аккумуляторе не происходит. Но в любом случае, АКБ со связанным электролитом становится необслуживаемой.
Третий момент. Поскольку электролит «связан» и не может свободно растекаться, такую АКБ можно эксплуатировать в любом положении, ни капли электролита не прольется. Правда, вверх ногами все-таки не рекомендуется.
Почему нельзя сделать АКБ полностью герметичной?
Действительно, все газы, образовавшиеся в процессе эксплуатации батареи, рекомбинируют не выходя из корпуса аккумулятора, батарею не требуется обслуживать, связь с атмосферой не нужна, так давайте на производстве крышку батареи герметично приваривать к корпусу. Все-таки прибор содержит кислоту, так и от беды подальше.
Опять же, кислород, попадающий во внутренне пространство батареи из атмосферы, участвует в процессе коррозии отрицательного электрода, это снижает срок службы АКБ.
Но не все так просто. Кислород и водород, образующиеся вследствие электролиза воды при зарядке АКБ, могут развивать достаточное давление, если в процессе заряда к аккумулятору приложен повышенный ток. Так может случиться, если не исправно реле-регулятор генератора или неправильно отрегулировано внешнее неавтоматическое зарядное устройство. В клочья АКБ, скорее всего, не разнесет, но вот оторвать крышку или часть ее вполне может. Батарея станет непригодной для эксплуатации.
Не стоит забывать, что смесь водорода с кислородом называется «гремучий газ». Эта смесь взрывоопасна.
Что такое VRLA?
VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery) свинцово-кислотная батарея с регулирующим клапаном. Мы уже выяснили, что изготовить АКБ полностью герметичной нельзя. Поэтому батареи делают «герметизированными» - в обычных условиях сообщения внутреннего пространства их банок с атмосферой нет, но имеется специальный клапан, открывающийся при повышении внутрикорпусного давления.
Пример устройства предохранительного клапана – на рисунке. Он представляет собой колпачок из неопрена, от соскальзывания его удерживает фиксатор клапана. Если через клапан из аккумуляторной банки просочится жидкость, она будет удержана поглощающим матом. При активном газообразовании в АКБ, когда давление газов достигнет величины 7,1-43,6 кПа (0,7-4,45 кгс/м2), клапан откроется для обеспечения вентиляции аккумулятора. Как только давление упадет, клапан закроется, предотвращая попадание внутрь корпуса атмосферного кислорода.
Два слова про процесс заряда АКБ с VRLA
И эти слова вот о чем. Следует иметь в виду, что при заряде батареи с VRLA большими значениями тока будет происходить электролиз воды, далее кислород и водород через регулирующий клапан выйдут в атмосферу. Таким образом количество воды в электролите будет неуклонно снижаться. Поскольку АКБ является необслуживаемой, добавить дистиллированную воду в электролит затруднительно. Постепенно такая батарея потеряет свою емкость и потребует замены раньше положенного срока.
Поэтому следует внимательно следить за режимом заряда АКБ с VRLA:
· не превышать рекомендованные токи заряда;
· не допускать «кипения» электролита и перегрева батареи;
· вовремя прекращать процесс заряда.
Желаю всем ровных дорог и всегда полностью заряженного аккумулятора!
Лайки, репосты и комменты приветствуются!
