Warum besteht bei einer Autobatterie nur die Gefahr der Entzündung durch Überbrückungskabel?

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Wie in Starthilfe für eine leere Batterie ausgeführt: Schwarzes Kabel an den Minuspol der Batterie oder an geerdetes Metall anschließen? Schließen Sie das schwarze Überbrückungskabel an das Chassis des toten Fahrzeugs an, um Funken zu vermeiden, die beim Anschließen in der Nähe der Batterie entstehen und von Wasserstoffgas umgeben sein könnten. Wie Paul in Warum sollte ich den roten / positiven Anschluss beim Starthilfe zuerst anschließen? Dies scheint äußerst unwahrscheinlich, aber in Ordnung, Sicherheit geht vor.

Es wird jedoch empfohlen, das schwarze Kabel an freiliegendem Metall am Chassis oder Motorblock zu befestigen. Der Motorblock eines durchschnittlichen Autos ist nicht so groß. Ich frage mich, ob die Batterie, wenn sie von einer Wasserstoffgaswolke umgeben ist und ich den schwarzen Anschluss irgendwo am gegenüberliegenden Ende des Motorblocks anschließe, die Gaswolke nicht immer noch entzünden würde. Ist die Gaswolke dicht um die Batterie gebündelt? Und was ist, wenn Sie es tatsächlich schaffen, das Auto zu starten? Warum besteht keine Gefahr, die Gaswolke von den verschiedenen Wärme- und Funkenquellen zu entzünden, wenn ein Auto gestartet wird?

Bas
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Es ist durch jede Zündquelle gefährdet.
Moab
Wenn Sie Ihr Auto unter normalen Umständen starten, sollte es keine Funken unter der Motorhaube geben. Andere Wärmequellen (z. B. der Auspuffkrümmer) sind einfach nicht heiß genug. Die Temperatur eines Funkens beträgt Tausende von Grad.
Solomon Slow

Antworten:

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Ich bin kein Experte in diesem Thema, aber ich glaube nicht, dass sich eine "Gaswolke" um die Batterie bildet. Wasserstoffgas ist das leichteste von allen (0,089 g / l) und sammelt sich nicht an, wenn es austritt. Sie steigt einfach auf, solange die Motorhaube geöffnet ist, da sie weniger dicht ist als Luft, die meistens viel schwerer als Stickstoff (1,25 g / l) und Sauerstoff (1,4285 g / l) ist. Ich vermute, dass das Anschließen der Masse des Empfängers an das Chassis und nicht an den Minuspol der Batterie lediglich vor dem Entzünden einer winzigen Undichtigkeit der Batterie selbst schützt.

Es sollten keine offenen Funkenquellen vorhanden sein, wenn das Auto gestartet wird. Lichtmaschine, Zündkerzen, Zündkerzenkabel, Verteiler und Lichtmaschine sollten nicht offen funken, wenn sie in gutem Zustand sind, und normalerweise sind sie sowieso weit genug von der Batterie entfernt. Die Hitze sollte nicht annähernd ausreichen, auch wenn der Motor, den Sie anlassen, aus irgendeinem Grund heiß ist. Wasserstoff entzündet sich spontan in der Atmosphäre bei ~ 500 ° C, unter der Haube sollten die Temperaturen nicht viel über ~ 100 ° C liegen

Ich habe keine Ahnung was ich tue
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Wasserstoff wird direkt nach oben schweben und sich ziemlich schnell bewegen. Es gibt einfach keine Möglichkeit, zum Motorblock zu "gelangen".
JPhi1618
@ JPhi1618 Das stimmt. Aber ich habe mich gefragt, ob sich theoretisch etwas Wasserstoff aus einer alten Batterie unter einer geschlossenen Motorhaube ansammeln könnte (vorausgesetzt, sie hat keine Löcher) und beim langsamen Fahren von alten und ausgefransten Zündkabeln entzündet werden könnte.
Ich habe keine Ahnung, was ich
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Ich wette, dass es geht. Als ich ein Kind war, explodierte die Batterie in meinem Mutterauto und verbeulte die Motorhaube, als sie versuchte, das Auto zu starten. Ich wette , es ist eine Sammlung von Gas war , die durch gezündet wurde etwas funken , wenn der Schlüssel gedreht wurde. Möglicherweise strömt zu viel Luft, als dass dies passieren könnte, wenn sich das Auto bewegt, aber es passiert mit Sicherheit, dass ein Auto still steht.
JPhi1618
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Die Zeile "Temperaturen unter der Motorhaube sollten ein Fünftel nicht überschreiten" ist nicht ganz richtig. Der Siedepunkt von Wasser bei Normaldruck beträgt 373,15 K, fast die Hälfte von 773,15 K (auch bekannt als 500 ° C). Und nur auf Absolutwerten basierende Messungen sind sinnvoll, um "ein Fünftel" einer Temperatur zu beschreiben.
Monty Harder
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@MontyHarder Sie haben Recht, das wäre vor einem wissenschaftlichen Hintergrund nicht sinnvoll. Ich bin mir sicher, dass es eine Menge Leute geben wird, die behaupten, dass "100 ° C nicht die Hälfte von 500 ° C sind". Ich werde es nur umformulieren, wenn es so verwirrend ist.
Ich habe keine Ahnung, was ich
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Dies wird ein bisschen technisch, sollte aber dennoch verständlich sein, selbst wenn Sie den Chemieunterricht durchschlafen.

Wann ist Wasserstoff gefährlich?

Wasserstoff ist wie das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem Motor nur in einem Konzentrationsbereich brennbar. Wir verwenden die sogenannte untere Explosionsgrenze (UEG) und die obere Explosionsgrenze (UEG), die die Konzentrationen von Gas (in Luft) sind, die sich entzünden werden. Für Wasserstoffgas beträgt der UEG 4% und der UEG mehr als 75%, was bedeutet, dass bei einer Wasserstoffgaskonzentration von 4% ein Wert erreicht wird, der sich mit einem Funken entzünden kann. Zum Vergleich beträgt die natürliche Konzentration von H 2 in der Atmosphäre etwa 0,01%.

Wie produziert eine Autobatterie Wasserstoffgas?

Die Batterie eines Autos ist mit einer Mischung aus 36% Schwefelsäure (SO 4 ) und 64% Wasser (H 2 O) gefüllt . Wasserstoffgas wird freigesetzt, wenn die Batterie durch einen Prozess namens Elektrolyse geladen wirdbei dem Wasser in Gegenwart einer Spannung, die größer als das Zersetzungsspannungsgleichgewicht ist, in seinen Bestandteil Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) zerfällt. Diese Spannung beträgt 1,227 V für Wasser. Die normale Spannung für eine einzelne Blei-Säure-Batteriezelle beträgt 2,1 V, und sechs davon sind in einer Autobatterie in Reihe geschaltet (6 x 2,1 = 12,6 V). Da die Zellenspannung höher ist als die Zersetzungsspannung für Wasser, werden fast immer sehr geringe Gasmengen erzeugt. Der schlimmste Fall (der meiste Wasserstoff) wird jedoch erzeugt, wenn maximaler Strom in eine bereits voll geladene Zelle gezwungen wird. Es ist auch eine temperaturempfindliche Reaktion, sodass bei höheren Temperaturen tendenziell mehr Gas entsteht.

Wie viel Wasserstoff wird produziert?

Die Reaktion, an der wir interessiert sind, ist die, bei der Wasserstoffionen (H + ) zu Wasserstoffgas (H 2 ) werden. Chemiker würden es so schreiben:

2H + + 2e - -> H 2

Dies bedeutet nur, dass zwei Wasserstoffionen plus zwei Elektronen ein Molekül Wasserstoffgas ergeben. (Es bedeutet auch, dass das Gas von der negativen Elektrode kommt, aber denken Sie daran, dass dies pro Zelle ist.)

Wenn wir einen Großteil der mathematischen und chemischen Details auslassen, können wir berechnen, dass wir bei einer Temperatur von 25 ° C pro Zelle und 1 Ah (Amperestunde) Überladung etwa 0,45 Liter Wasserstoffgas produzieren. Wenn Sie also 10 A für eine Stunde durch einen voll geladenen Standard-6-Zellen-Akku drücken, werden 0,45 l / Ah x 6 x 10 A x 1 h = 27 l Wasserstoffgas bei 25 ° C erzeugt. Damit dies gefährlich wird, benötigen wir eine Konzentration von mindestens 4%. Daher benötigen wir ein Gesamtvolumen von Luft + Wasserstoff von 675 Litern oder weniger. Das Starten von Sprüngen nimmt normalerweise keine ganze Stunde in Anspruch und beinhaltet normalerweise nicht das Überladen eines bereits geladenen Akkus.

Wohin geht der Wasserstoff?

Wie jeder, der jemals von der Hindenburg-Katastrophe gehört hat, weiß, ist Wasserstoff sowohl leichter als Luft als auch brennbar. Da es leichter als Luft ist, steigt das aus der Batterie freigesetzte Wasserstoffgas an.

Die Quintessenz

Bei der typischen Anordnung einer Autobatterie unter der Motorhaube steigt der größte Teil des Wasserstoffs harmlos in die Atmosphäre auf, sobald die Motorhaube geöffnet wird. Beim Anlassen des Fahrzeugs kann jedoch mehr Wasserstoff erzeugt werden. Aus diesem Grund sollten die Hauben offen bleiben und es empfiehlt sich auch, den Minuspol so weit wie möglich von der Batterie entfernt anzuschließen (und zuerst zu trennen).

Autodesigner haben diese Berechnungen bereits durchgeführt und die Konzentrationen unter der Motorhaube liegen selbst in extremen Situationen mit Fehlfunktionen des Ladesystems weit unter 4%. Zum Beispiel beschreiben Standards wie IEEE 484 ein Entwurfsziel von nicht mehr als 2%.

Edward
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Gute Antwort! Ich verstehe, dass die Menge, die beim Starthilfe produziert wird, lächerlich klein sein sollte und die einzige wirkliche Gefahr besteht darin, dass der Spannungsregler der Lichtmaschine die Batterie während der Fahrt überlädt.
Ich habe keine Ahnung, was ich
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Während der Fahrt besteht keine Gefahr, da durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs Luft über die Batterie strömt und die Entstehung von Wasserstoffgas verhindert wird. Die Gefahr ist am größten, wenn versucht wird, das Auto mit einem externen Schnellladegerät zu starten, die Wahrscheinlichkeit einer Explosion im freien Raum ist jedoch äußerst gering - die tatsächliche Gefahr besteht in einer Explosion im Inneren der Batterie.
Edward
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"Die wirkliche Gefahr ist eine Explosion in der Batterie." Ich habe einige dieser explodierten Batterien ausgetauscht. Normalerweise ist der Elektrolyt sehr niedrig, wenn sie explodieren.
Moab,
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@ Moab: Ja, das stimmt. Je niedriger der Elektrolyt ist, desto mehr Volumen sammelt sich in der Batterie an. Dies ist einer von vielen Gründen, warum der Elektrolyt vor dem Laden nachgefüllt werden sollte.
Edward
Dies ist eine unglaubliche Antwort, und ich wünschte, ich könnte Sie mehr unterstützen. Danke vielmals!
Bas
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Erstens ist der Grund für das Anschließen des positiven vor dem negativen Sprung, dass, wenn es abrutscht, Sie dies bemerken, bevor Sie den negativen anschließen. Wenn Sie zuerst die negative und dann die positive Klemme angeschlossen haben, kann eine der positiven Krokodilklemmen abrutschen, Kontakt mit dem Fahrgestell eines der Fahrzeuge aufnehmen, wodurch die Batterie kurzgeschlossen wird und ein immenser Strom fließt, der zu einem Brand führt . Bei modernen Jumpleads ist dies weniger ein Problem.

Zweitens ist der wichtigste Grund für das Anschließen des negativen Spannungssprungs an den Motorblock des toten Fahrzeugs eine bessere Verbindung zum Anlasser. Die Masse des Anlassers ist über sein Chassis mit dem Motorblock verbunden, daher erfolgt der effektivste Start, wenn der Überbrückungsleiter dort angeschlossen ist. Das Anschließen an die Batterieklemme führt zu einem längeren Weg von der Stichleitung zum Anlasser. Dies ist zu vermeiden, da der Anlauf dadurch weniger effektiv wird.

Andererseits erhöht das Anschließen des Minuskabels an den Motorblock den Widerstand gegen die Batterie des toten Fahrzeugs, wodurch ein übermäßiger Ladestrom vermieden wird. Das Anschließen des Minuskabels an die Batterie des toten Fahrzeugs würde einen höheren Ladestrom ergeben (aber wie oben erläutert einen niedrigeren Anlaufstrom).

Level River St
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Wenn der natürliche Pfad vom Anlasser zurück zur Batterie erhebliche Ohm aufweist, warum sollte dies überhaupt so erfolgen? Ich denke, es ist ein sehr großer Metallweg, also ein sehr geringer Widerstand. Der tatsächliche Verbindungswiderstand wird davon bestimmt, wie gut der Clip Kontakt hat, und die Petina und der Schmutz auf dem Block sind schlechter als bei einem für diesen Zweck entwickelten Anschluss.
JDługosz
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@ JDługosz es gibt dicke Kabel zwischen Batterie und Chassis, so gibt es unter 0,1 Ohm. Aber wenn der Anlasser 100 Ampere verbraucht, kann das einen Unterschied machen. Der Designer hat diesen Draht so dimensioniert, dass er mit einem geladenen Akku "ausreicht". Bei entladener Batterie und korrodiertem Kabel kann der Start einfacher sein, wenn Sie anstelle der Batterie eine direkte Verbindung zum Motorblock herstellen. Jedes bisschen hilft. mechanics.stackexchange.com/a/1424/11767stimmt zu. Ich habe auch gesehen, dass jemand mehr Erfolg hat, wenn er das Plus direkt mit dem Anlasser verbindet, aber das ist unpraktisch und potentiell gefährlich
Level River St