점퍼 케이블로 인해 점화 될 위험이있는 자동차 배터리 주변의 가스는 왜 발생합니까?

방전 된 배터리 시작 점프 에서 지적한대로 : 검은 색 전선을 배터리의 음극이나 접지 된 금속에 연결합니까? , 배터리 근처에서 수소 가스로 둘러 쌓인 스파크를 방지하기 위해 검은 색 점퍼 케이블을 죽은 차량의 섀시에 연결합니다. 폴이 지적한 것처럼 점프 시작시 빨간색 / 양극을 먼저 연결해야하는 이유는 무엇입니까? , 이것은 안전하지 않은 것 같지만 안전합니다.

그러나 검은 색 케이블을 섀시 또는 엔진 블록의 노출 된 금속에 연결하는 것이 좋습니다. 보통 차의 엔진 블록은 그렇게 크지 않습니다. 배터리가 수소 가스 구름으로 둘러싸여 있고 엔진 블록의 반대쪽 끝에 검은 단자를 연결해도 가스 구름이 점화되지 않습니까? 가스 구름이 배터리 주위에 집중되어 있습니까? 또한 실제로 자동차를 시동 할 때는 어떻습니까? 자동차가 시동 될 때 다양한 열 및 스파크 소스에서 가스 구름을 발화시킬 위험이없는 이유는 무엇입니까?

나는이 주제에 대한 전문가는 아니지만 배터리 주위에 "가스 구름"이 형성되지 않는다고 생각합니다. 수소 가스는 가장 가벼운 가스 (0.089 g / l)이며 누출시 풀링되지 않습니다. 보닛이 공기보다 밀도가 낮기 때문에 보닛이 열려있는 한 단순히 상승 할 것입니다. 공기는 대부분 더 무거운 질소 (1.25 g / l)와 산소 (1.4285 g / l)입니다. 내 생각에 음극 배터리 포스트가 아닌 수신자의 접지를 섀시에 연결하면 배터리 자체에서 약간의 누출이 발생하는 것을 막을 수있다.

자동차가 시동 될 때 열린 스파크 소스가 없어야합니다. 교류 발전기, 점화 플러그, 점화 플러그 와이어, 분배기 및 교류 발전기가 양호한 상태 일 경우 개방적으로 점화되어서는 안되며, 일반적으로 배터리와는 거리가 멀다. 어떤 이유로 든 시동을 걸고있는 엔진이 뜨겁더라도 열이 충분하지 않아야합니다. 수소는 자발적으로 ~ 500 ° C의 대기에서 발화합니다. 후드 온도에서 ~ 100 ° C를 넘지 않아야합니다.

이것은 약간 기술적 인 것이지만 화학 수업을 잤더라도 이해할 수 있습니다.

수소는 언제 위험합니까?

엔진의 연료-공기 혼합물과 마찬가지로 수소는 농도 범위 내에있을 때만 가연성입니다. 우리 는 점화 할 가스의 농도 (공기 중) 인 LEL ( Low Explosive Limit ) 및 UEL ( Upper Explosive Limit )을 사용합니다. 수소 가스의 경우 LEL은 4 %이고 UEL은 75 % 이상입니다. 즉, 수소 가스의 농도가 4 %에 도달하면 스파크로 발화 할 수있는 수준에 있습니다. 비교를 위해, H의 고유 농도 ₂ 대기의 0.01 % 내지 약이다.

자동차 배터리는 어떻게 수소 가스를 생성합니까?

자동차의 배터리가 36 % 황산의 혼합물 (SO 가득 ₄ ) 및 64 % 물 (H ₂ O). 수소화 가스는 전기 분해 라는 과정으로 인해 배터리가 충전 될 때 방출됩니다여기서 물은 분해 전압 평형보다 큰 전압의 존재 하에서 물을 구성 수소 (H) 및 산소 (O)로 분해한다. 물의 전압은 1.227V입니다. 단일 납산 배터리 셀의 정상 전압은 2.1V이며 자동차 배터리에는 6 개가 직렬로 있습니다 (6 x 2.1 = 12.6V). 전지 전압이 물의 분해 전압보다 높기 때문에, 매우 적은 양의 가스가 거의 항상 생산되고 있습니다. 그러나 이미 완전히 충전 된 셀에 최대 전류를 강제로 공급할 때 최악의 경우 (대부분의 수소)가 발생합니다. 또한 온도에 민감한 반응이므로 온도가 높을수록 더 많은 가스가 생성되는 경향이 있습니다.

얼마나 많은 수소가 생산됩니까?

우리가 관심있는 반응은 수소 이온 (H ⁺ )이 수소 가스 (H ₂ )가되는 것입니다. 화학자들은 다음과 같이 쓸 것입니다.

2H ⁺ + 2E ^- -> H ₍₂₎

이것은 단지 두 개의 수소 이온과 두 개의 전자가 한 분자의 수소 가스를 생성한다는 것을 의미합니다. (이것은 또한 가스가 음극에서 나온다는 것을 암시하지만 이것이 셀당임을 기억하십시오.)

많은 수학 및 화학 세부 사항을 생략하고 25C (77F)의 온도에서 1 Ah (amp-hour) 과충전 당 셀당 약 0.45 리터의 수소 가스를 생성한다는 것을 계산할 수 있습니다. 따라서 완전히 충전 된 표준 6 셀 배터리를 통해 1 시간 동안 10A를 누르면 25C에서 0.45 l / Ah x 6 x 10A x 1 h = 27 l의 수소 가스가 생성됩니다. 위험하기 위해서는 적어도 4 %의 농도가 필요하므로 총 공기량 + 수소가 675 리터 이하이어야합니다. 점프 스타트는 일반적으로 한 시간을 차지하지 않으며 일반적으로 이미 충전 된 배터리를 과충전하지 않습니다.

수소는 어디로 갑니까?

힌덴부르크의 재난에 대해 들어 본 사람이라면 누구나 수소는 공기보다 가볍고 가연성입니다. 공기보다 가볍기 때문에 배터리에서 방출되는 수소 가스가 증가하는 경향이 있습니다.

결론

자동차 배터리의 일반적인 후드 배치에서, 대부분의 수소는 후드가 열리 자마자 대기로 무해하게 상승하지만, 자동차가 점프 스타트 될 때 더 많은 양이 생성 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 후드가 열린 상태를 유지해야하며 배터리에서 멀리 떨어진 음극 연결을 먼저 연결하고 연결을 끊는 것이 좋습니다.

자동차 설계자들은 이미 이러한 계산을 수행했으며 충전 시스템 오작동의 극한 상황에서도 후드 아래의 농도는 4 %보다 훨씬 낮습니다. 예를 들어, IEEE 484와 같은 표준은 2 % 이하의 설계 목표를 설명합니다.

첫째, 네거티브 jumplead 전에 포지티브 jumplead를 연결하는 이유는 그것이 미끄러 져 떨어지면 네거티브 jumplead를 연결하기 전에이를 알 수 있기 때문입니다. 음극을 먼저 연결 한 다음 양극을 연결하면 양극 악어 클립 중 하나가 미끄러 져 차량 중 하나의 섀시와 접촉하여 배터리가 단락되고 막대한 전류가 흘러 화재가 발생할 수 있습니다. . 현대 슈라우드 점퍼를 사용하면 문제가되지 않습니다.

둘째, 네거티브 점퍼를 죽은 차량의 엔진 블록에 연결하는 가장 중요한 이유는 스타터 모터에 더 잘 연결하기 위해서입니다. 시동기 모터의 접지는 섀시를 통해 엔진 블록에 연결되므로 점퍼가 연결될 때 가장 효과적인 시동이 이루어집니다. 배터리 단자에 연결하면 점퍼에서 스타터 모터까지의 경로가 길어 지므로 시동 효율이 떨어 지므로 피해야합니다.

한편, 네거티브 리드를 엔진 블록에 연결하면 죽은 차량 배터리에 대한 저항이 증가하여 과도한 충전 전류를 피할 수 있습니다. 네거티브 리드를 죽은 차량의 배터리에 연결하면 충전 전류가 높아집니다 (그러나 위에서 설명한 것처럼 시동 전류가 낮습니다).