Гелиевый аккумулятор: устройство, характеристики

Гелиевый аккумулятор – это источник питания различных потребителей электричества, который не требует обслуживания, так как он герметично закрыт. На рынке продаж гелиевые аккумуляторы начали появляться не очень давно, но уже приобрели популярность, так как могут работать даже в перевернутом положении.

Основные характеристики гелиевого аккумулятора

В привычных кислотно-щелочных аккумуляторах  проводником тока служит водный раствор серной кислоты. В отличие от них в гелиевом аккумуляторе электролита значительно меньше и находится он там, в виде желе или пасты. А так как желе похоже на гель, то и назвали аккумуляторы гелиевыми.

Эксплуатационные характеристики

Устройство гелиевого аккумулятора такое же, как свинцово-кислотного, поэтому и основные характеристики у них похожи. Критериями для выбора нужного аккумулятора являются:

• Сила тока. Любая батарея характеризуется максимальной силой тока, которая вырабатывается в первые 30 секунд.
• Емкость аккумулятора. Емкость показывает, в течение какого времени источник питания может вырабатывать энергию с силой тока 1 Ампер. Для гелиевых аккумуляторов эта величина расположена в интервале от 20 до 200 А/ч.
• Напряжение выбираемого источника питания будет зависеть от того для какого устройства этот источник подбирается. Так для автомобилей это в основном двенадцати вольтовые аккумуляторы
• Вес источника будет зависеть от его емкости, так как для её увеличения требуется установка дополнительных пластин, а это дополнительный вес. Поэтому вес колеблется от 5кг до 50к

Сроки эксплуатации

Срок службы гелиевого аккумулятора в основном составляет 10 лет. Иногда фирма-производитель может указать в паспорте срок 15 лет. А самым маленьким сроком будет 5 лет.  В каждом случае срок службы можно выяснить, проанализировав количество циклов заряда и разряда. Если же соблюдать все правила эксплуатации, то аккумулятор может проработать около 7 лет.

Причины выхода из строя гелиевого аккумулятора

Выход из строя гелиевого аккумулятора, раньше указанного срока может произойти по нескольким причинам:

• Если зарядка батареи производилась не до указанной нормы или батарея долго не эксплуатировалась
• Если после полной зарядки аккумулятор долго не отключали от зарядного устройства
• Если источник питания эксплуатировался во время резких и частых скачков температуры.

Устройство гелиевого аккумулятора и принцип его работы

Гелиевый аккумулятор представляет собой набор элементов, изготовленных в виде банок, внутри которых помещаются положительный и отрицательный электроды в форме пластин. Эти элементы размещаются в герметический корпус, выполненный или из резины, или из пластмассы. Друг от друга эти элементы отделяются сепараторами (листы диэлектрика), имеющими пористую структуру. Сепаратор необходим для того, чтобы не дать растекаться гелеобразному электролиту и предотвратить возможность замыкания между электродами. Электроды выполняются в виде плоских свинцовых решеток. В эти решетки запрессован порошок диоксида свинца, если решетка является анодом, и металлического свинца – если катодом. В современных источниках решетки усиливают, делая сплав из свинца и сурьмы.

В основе работы гелиевых аккумуляторов лежат электрохимические реакции свинца и его диоксида с водным раствором серной кислоты. В результате этих реакций материал катода и анода преобразуется в сульфат свинца. Кроме того на катоде возникает избыток электронов. На аноде — их недостаток, Поэтому между анодом и катодом возникает электрический ток.

Положительные и отрицательные качества гелиевых аккумуляторов

Плюсы

Гелиевые аккумуляторы, выполненные по любой технологии, имеют ряд положительных качеств.

Его стекловолокно пропитано электролитом и лучше удерживает в себе газы, образующиеся при его работе. Они используются для восстановления электролита и электродов в процессе зарядки.

Минусы

Однако у этого вида аккумуляторов есть и отрицательные качества.

Рассматриваемый вид аккумуляторов, несомненно, лучше кислотного, но и он имеет недостатки.

Хранение и эксплуатация гелиевого аккумулятора

Эксплуатация

Эксплуатация гелиевых источников тока не имеет отличий от эксплуатации батарей с жидким электролитом. Но все же, надо помнить, что этот вид более чувствителен к неправильной эксплуатации: может вздуться от перезаряда; дает падение напряжения при температурах ниже  -30°С.

Хранение

При хранении аккумуляторов этого вида так же необходимо учитывать некоторые их особенности. Хранить их нужно отсоединенными от потребителя. Перед тем как убрать аккумулятор на хранение, его нужно зарядить. Хранить его нужно в условиях с температурой около 0 °С. Если температура будет ниже нуля, произойдет саморазряд устройства.

Зарядка гелиевого аккумулятора

Использовать обычное ЗУ для гелиевых аккумуляторов не рекомендуется, так как подключение такого ЗУ напрямую может вывести аккумулятор из строя без возможности восстановления. При подаче тока высокой силы гель начинает плавиться и вернуться в изначальное положение он уже не сможет.

Зарядное устройство для гелиевого аккумулятора должно иметь следующие характеристики:

• Возможность настроить ток и напряжение заряда.
• Наличие у ЗУ функции температурной компенсации.
• Автоматический контроль процесса зарядки. Она протекает в 3-4 этапа, которые контролируются блоком управления.

Длительность цикла зарядки зависит от емкости элемента питания и тока заряда. Её можно рассчитать, поделив емкость на силу тока. А специальные зарядные устройства подают сигнал о завершении процедуры.

Заправка электролита в гелиевый АКБ

Если замечена потерю ёмкости у аккумулятора, то, возможно, произошло высыхание гелиевого компонента. В таком случае необходимо восстановить водный баланс элемента с помощью дистиллированной воды. Пошаговая инструкция как это сделать:

• Снимите пластиковую крышку
• Удалите резиновые заглушки на банках
• В шприц наберите 1 – 2 кубика дистиллированной воды
• Добавьте воду в каждую банку
• Оставить АКБ не некоторое время, что дать гелю впитать воду
• По необходимости добавить воды или убрать шприцом её излишки
• Проверить напряжение на клеммах аккумулятора
• Вставить заглушки на банки и закрыть крышку
• Поставить батарею на зарядку

Где используется гелиевый аккумулятор

Установка гелиевого аккумулятора на автомобиль – это в большей степени тюнинг. Эта процедура проводится на спортивных автомобилях, где важно уменьшение  массы, при сохранении силы тока, а также сохранение работоспособности при тряске и кренах. Способность дать ток большой силы, важна при работе внедорожной техники, где требуется применение лебедок, где есть вероятность погружения в воду.

Гелиевый или кислотный

В аккумуляторах с жидким электролитом, в процессе происходящих химических реакции происходит интенсивное газовыделение при перезаряде. В гелиевых аккумуляторах газовыделение  настолько мало, что такие аккумуляторы допускается использовать в жилых помещениях – не случайно они с 80-х годов активно используются на станциях и других объектах сотовой связи в источниках бесперебойного питания.

Важное достоинство гелиевых батарей – способность длительное время находиться в разряженном состоянии без существенного вреда для пластин – даже спустя год при правильной зарядке такой аккумулятор удаётся восстановить. В случае жидкостных батарей о таких сроках нельзя и мечтать.

Но неспособность работать при сильных морозах для нашей страны можно рассматривать как критичный недостаток, который в сочетании с гораздо более высокой стоимостью и является основным сдерживающим фактором повсеместного распространения гелиевых АКБ.

Рейтинг гелиевых аккумуляторов

• Optima Yellow Top 55Ач – гелевый аккумулятор американского производства. Стартовый ток – 765А. Отличается малым весом и небольшими габаритами. Имеет длительный период хранения без потери работоспособности и большой срок службы. Выдерживает сильные перегрузки, устойчив к вибрации. Из недостатков можно отметить высокую цену – от 18000р и сбои в работе при критически низких температурах.
• Delta GX 12-60 – китайский аккумулятор с пусковым током 600А, емкость 60Ач. Из плюсов акб – низкий уровень саморазряда, долгий срок службы, уверенная и стабильная работа при низких температурах. Из минусов – недостатки в качестве сборки. Стоимость – от 11500 р.VARTA Silver Dynamic E39 – 70Ач, 760А – надежный гелевый вариант от проверенного производителя. Герметичный, долговечный, с большим пусковым током. Из минусов – потеря мощности на сильном морозе. Стоимость акб – от 12000р.