Den kritiske batteribanken: 1 volt = liv eller død

1 volt = liv eller død

12,72 volt eller 11,72 volt. Det er forskjellen mellom et topptrimmet og et paddeflatt batteri. Én volt. Det er forskjellen mellom et behagelig båtliv og et strømproblem. Batteriet kan sammenlignes med en levende organisme. Får det ikke mat og vann, dør det og kan ikke gjenopplives.

Av Hans Due
I over 100 år har batteriet, eller blyakkumulatoren som det heter på fint, vært omtrent av samme konstruksjon og laget etter de samme kjemiske prinsipper. Bly og svovelsyre er hovedingrediensene i batteriet. Konsentrasjonen av svovelsyre avgjør hvilespenningen på batteriet. Hvis et batteri blir "voldtatt", dør det fort. Under ideelle forhold kan et batteri ha en levetid på 15 år eller mer! Vi skal vise hvordan batteriet i grove trekk er bygget opp slik at du skal forstå hvorfor og hvordan det skal vedlikeholdes for å leve lengst mulig og gi deg mest mulig glede ombord.

Et batteri består av en eller flere celler. Hver celle er en enhet, men cellene er koblet sammen. Hver celle har en spenning på 2,12 volt når den er fulladet. I et såkalt 12 volts batteri er det 6 celler som er sammenkoblet og som da har en total hvilespenning på 12,72 volt når de er fulladet.
I battericellen er det mange tynne plater som grovt sagt er laget av blylegeringer. Annen hver plate er enten positivt eller negativt ladet. De positive platene er mørkebrune, og det er blydioksid som er den aktive bestanddelen. I de negative platene er porøst bly den aktive bestanddelen og grå av utseende.
Mellom platene er det en væske som kalles elektrolytt. Den består av fortynnet svovelsyre - en blanding av konsentrert svovelsyre og destillert eller de-ionisert vann. Jo høyre konsentrasjonen av syre er, jo større spenningsforskjell vil det være. Hvis man ikke kobler til noen forbrukere mellom plusspolen og minuspolen, har man en åpen spenningskrets. I det øyeblikk man kobler til en forbruker, får man en sluttet krets. Da vil det renne en strøm fra plusspolen til minuspolen, og det vil oppstå en kjemisk reaksjon i de aktive bestanddelene i pluss- og minusplatene, og cellen vil bli utladet fordi pluss og minusplatene vil forsøke å utligne hverandre.
De aktive bestanddelene blydioksid og porøst bly vil bli omdannet til blysulfat som er en blanding av bly og svovelsyre. Syretettheten vil minke, og den kjemiske reaksjonen vil synke, noe som igjen vil føre til lavere spenning og mindre strøm. Blysulfatet isolerer også og har dessuten et større volum enn de aktive materialene i platene. Det fører til at strømmen av svovelsyre inn i porene i blyplatene minker fordi det økte volumet tetter disse porene (man kan nesten sammenligne med gamle kloakkrør i metall, såkalte soilrør, som etter noen års bruk er så gjenrustet at kloakken nesten ikke renner gjennom), og dermed blir den kjemiske reaksjonen i platene enda langsommere, fordi det er kun den svovelsyren som er i direkte kontakt med platene, som bidrar til den kjemiske reaksjonen, ikke all syren som flyter mellom platene.

Lading

Hvis man kobler til en strømkilde med plusspol til de positive platene og minuspol til de negative platene, vil den kjemiske reaksjonen reverseres. Da "deler" blysulfatet seg slik at de aktive bestanddelene trekkes tilbake til respektive positive og negative plater i cellen, og konsentrasjonen av svovelsyre øker. Da gir vi batteriet "mat". Til å begynne med stiger spenningen i et 100 Ah. utladet batteri ganske jevnt opp til 13,8 volt og videre opp til 14,4 volt etter ca. 4 timer med en ladestrøm på ca. 18 ampere. Når spenningen når 14,4 volt, er batteriet 70-80 % ladet opp. Holder vi ladespenningen på dette nivået, vil ladestrømmen synke ned mot under en ampere etter ca. 10 timer. Da er batteriet fulladet.
Vi kunne selvsagt økt ladespenningen i håp om at det skulle gå raskere å lade opp batteriet til 100 %, men så er dessverre ikke tilfelle. For stiger ladespenningen over 14,4 volt i et 12 volts batteri, starter en kraftig kjemisk reaksjon i vannet i elektrolytten (foregår også hele tiden under opplading, men i mindre skala) som produserer oksygen ved de positive platene og hydrogen ved de negative platene. De som har hatt kjemi på skolen, har sikkert blandet hydrogen og oksygen i et reagensrør og tent på. Det smeller kraftig og kalles knallgass. Siden vann består av hydrogen og oksygen, og denne gassen frigjøres, blir det mindre vann på batteriet. Derfor må vi fra tid til annen etterfylle. Den ekstra energien i form av økt spenning som tilføres batteriet gjør altså ikke at batteriet lades opp mer, men at gass- og varmeutvikling øker. Noen kaller det for at batteriet "koker".

Får man aldri ladet opp batteriet skikkelig, eller lar det stå utladet lenge av gangen, vil blysulfatet etter hvert krystallisere seg og tette porene i de positive og negative platene for godt. Krystallisert blysulfat lar seg nemlig ikke løse opp igjen, hverken med sjokkstrøm eller på andre måter. Hvis krystalliseringen har kommet langt, forringes muligheten for den kjemiske reaksjonen i platene vesentlig, og man får hverken ladet opp batteriet eller produsert særlig strøm i cellene. Avfallsmottaket er neste stopp før man kjøper et nytt, kostbart batteri.
Hyppig lading opp til 100% kaspasitet samt jevnlig etterfylling av destillert vann, er som kraftfor og tilstrekkelig drikke for en hest. Lar du hesten stå på båsen uten mat og drikke, dør den. Og hesten må ha mat og drikke hver dag. Det nytter ikke å komme med tonnevis av havre og en kubikkliter vann etter en måned. Hesten lar seg ikke vekke til liv igjen. Det samme er tilfelle med batteriet. Det må ha jevnlig stell for å overleve.
Batteriet er dessuten utsatt for en viss grad av selvutlading. Jo høyere temperatur, jo raskere skjer dette. Hvis det er mye smuss på batteriet, vil det også krype noen milliampére gjennom dette smusset. Det beste du kan gjøre når båten går på land, er å rengjøre batteriet skikkelig, koble fra batteripolene og lade opp batteriet helt til topps. Batteriet skal så stå så kaldt som mulig over vinteren, enten du tar det med deg hjem eller la det stå i båten (toppladet batteri fryser ikke før ved -67° C). Hvis du i tillegg topper opp batteriet med laderen et par ganger i løpet av vinteren, får du en gullengel i fremmøteboken og et kampklart batteri når båtsesongen starter.

En måte å måle tilstanden til et batteri på er å måle syrevekten på cellene. Det gjøres ved at man suger opp en viss mengde batterisyre med en spesiell sugeanordning som består av et glassrør med en gummiballong i enden og med en målestav inni glassrøret. Målestaven vil flyte dypere i syren jo svakere den er. På målestaven kan man lese av tilstanden (se bilde).
På et toppladet batteri skal syrevekten i hver celle være 1,28. Er syrevekten nede på 1,12, må batteriet lades. Å måle syrevekten på batteriet er i praksis kun en indikasjon, for det kan ta flere døgn, uker og måneder fra et batteri er belastet eller ladet opp til elektrolytten har blandet seg så godt at den består av en homogen væske. Først da kan vi få et helt korrekt svar på tilstanden når vi måler syrevekten.

Den klassiske blyakkumulatoren har en blanding av svovelsyre og destillert vann som elektrolytt og som er ventilert gjennom påfyllingspropper på toppen av batteriet. Men det finnes flere varianter med såkalte vedlikeholdsfrie batterier. Ventilregulerte batterier benytter seg av prinsippet om at oksygen som dannes ved den positive elektroden ikke skal slippe ut av batteriet, men overføres til den negative elektroden og reagere med det porøse blyet her slik at det dannes blyoksyd som igjen reagerer med elektrolytten (svovelsyren) og danner blysulfat. Resultatet er en selvutlading i den negative polen tilsvarende oppladingen. Det gjør at det ikke dannes hydrogen. Dermed skal det i prinsippet ikke være nødvendig å etterfylle med destillert vann.
Elektrolytten kan også tilsettes silikondioksid som gjør den geleaktig. Da skal det være mindre sjanser for lekkasjer dersom batteriet tippes. I noen batterier har man også lagt inn glassfibermatter mellom elektrodene som skal holde på syra.

Batteriet trenger stell og vedlikehold og skal behandles som en levende organisme.

·

Væskenivået i cellene skal være 10 - 15 mm. over platene. Etterfylles kun med destillert eller deionisert vann. Sjekk ofte!

·

Hold batteriet toppladet - lad opp selv om du ikke har brukt mye av batterikapasiteten.

·

Under vinterlagring skal batteriet være toppladet og stå så kaldt som mulig. Batteriet skal være rengjort og frakoblet på begge batteripolene.

·

Bruk aldri mer enn 50 % av oppgitt kapasitet i ampéretimer (Ah) og lad raskt opp igjen. For hver dyputlading reduseres batteriets kapasitet og levetid.

Sørg for ladespenning på 14,4 volt ved 20° Celsius, høyere spenning hvis kaldere, lavere hvis varmere.