Por que o gás em torno da bateria de um carro está em risco de ignição pelos cabos de ligação em ponte?

Conforme indicado em Jump, iniciando uma bateria descarregada: Conecte o fio preto ao pólo negativo da bateria ou metal aterrado? , conecte o cabo do jumper preto ao chassi do carro morto para evitar faíscas durante a conexão perto da bateria, que pode estar cercada por gás hidrogênio. Como Paul aponta em Por que devo conectar o terminal vermelho / positivo primeiro ao iniciar o salto? , isso parece extremamente improvável, mas tudo bem, segurança primeiro.

No entanto, o conselho é conectar o cabo preto ao metal exposto no chassi ou no bloco do motor. O bloco do motor no carro médio não é tão grande. Gostaria de saber se a bateria está rodeada por uma nuvem de gás hidrogênio e eu conecto o terminal preto em algum lugar na extremidade oposta do bloco do motor, ainda não acenderia a nuvem de gás? A nuvem de gás está fortemente focada na bateria? Além disso, e quando você realmente consegue dar partida no carro? Por que não há risco de inflamar a nuvem de gás das várias fontes de calor e faísca quando um carro é iniciado?

Não sou especialista neste tópico, mas não acho que uma "nuvem de gás" se forma ao redor da bateria. O gás hidrogênio é o gás mais leve de todos (0,089 g / l) e não acumula se vazar. Simplesmente aumentará enquanto o capô estiver aberto porque é menos denso que o ar, que é na maior parte nitrogênio (1,25 g / l) e oxigênio (1,4285 g / l). Meu palpite é que a prática de conectar o terra do destinatário ao chassi, em vez de o poste negativo da bateria, simplesmente protege contra a infiltração de algum minuto da própria bateria.

Não deve haver fontes de faísca abertas quando o carro é iniciado. Alternador, velas de ignição, fios da vela de ignição, distribuidor e alternador não devem acender abertamente se estiverem em boas condições e, de qualquer maneira, estão longe o suficiente da bateria. O calor não deve ser suficiente, mesmo que por algum motivo o motor que você está dando partida esteja quente. O hidrogênio inflama espontaneamente na atmosfera a ~ 500 ° C, sob temperaturas do exaustor não deve ir muito acima de ~ 100 ° C

Isso vai ficar um pouco técnico, mas ainda deve ser compreensível, mesmo se você dormiu nas aulas de química.

Quando o hidrogênio é perigoso?

Assim como a mistura combustível-ar em um motor, o hidrogênio é combustível apenas quando está dentro de uma variedade de concentrações. Utilizamos o que chamamos de Limite Explosivo Inferior (LEL) e Limite Explosivo Superior (UEL), que são as concentrações de gás (no ar) que irão inflamar. Para o gás hidrogênio, o LEL é de 4% e o UEL é superior a 75%, o que significa que, se a concentração de gás de hidrogênio atingir 4%, é no nível que pode acender com uma faísca. Para efeitos de comparação, a concentração natural de H ₂ na atmosfera é de cerca de 0,01%.

Como uma bateria de carro produz gás hidrogênio?

Uma bateria de carro é preenchido com uma mistura de ácido sulfúrico a 36% (SO ₄ ) e água 64% (H ₂ O). O gás hidrogênio é liberado quando a bateria está sendo carregada devido a um processo chamado eletróliseem que a água se decompõe em seu constituinte hidrogênio (H) e oxigênio (O) na presença de uma tensão maior que o equilíbrio da tensão de decomposição. Essa tensão é 1.227V para a água. A tensão normal para uma única célula de bateria de chumbo-ácido é de 2,1V e há seis delas em série em uma bateria de carro (6 x 2,1 = 12,6V). Como a voltagem da célula é maior que a voltagem de decomposição da água, quase sempre são produzidas quantidades muito pequenas de gás. No entanto, o pior caso (a maioria de hidrogênio) é produzido ao forçar a corrente máxima para uma célula já totalmente carregada. Também é uma reação sensível à temperatura; portanto, temperaturas mais altas tendem a produzir mais gás.

Quanto hidrogênio é produzido?

A reação em que estamos interessados ​​é aquela em que íons hidrogênio (H ⁺ ) se tornam gás hidrogênio (H ₂ ). Os químicos escreveriam assim:

2H ⁺ + 2e ^- -> H ₂

Isso significa apenas que dois íons hidrogênio mais dois elétrons produzem uma molécula de gás hidrogênio. (Isso também implica que o gás vem do eletrodo negativo, mas lembre-se de que é por célula.)

Ignorando muitos dos detalhes de matemática e química, podemos calcular que, a uma temperatura de 25 ° C, produzimos cerca de 0,45 litro de hidrogênio gasoso por célula por sobrecarga de 1 Ah (amp-hora). Assim, empurrar 10A através de uma bateria de 6 células padrão totalmente carregada por uma hora produziria 0,45 l / Ah x 6 x 10A x 1 h = 27 l de gás hidrogênio a 25 ° C. Para que isso seja perigoso, precisaríamos de pelo menos uma concentração de 4%, portanto, precisaríamos de um volume total de ar + hidrogênio de 675 litros ou menos. O início do salto geralmente não ocupa uma hora inteira e geralmente não envolve sobrecarregar uma bateria já carregada.

Para onde vai o hidrogênio?

Como qualquer um que já ouviu falar do desastre de Hindenburg sabe, o hidrogênio é mais leve que o ar e também combustível. Por ser mais leve que o ar, qualquer gás hidrogênio liberado pela bateria tenderá a aumentar.

A linha inferior

Na colocação típica de uma bateria de carro por baixo do capô, a maior parte do hidrogênio sobe inofensivamente para a atmosfera assim que o capô é aberto, mas mais pode ser produzido à medida que o carro está sendo inicializado. É por isso que os exaustores devem permanecer abertos e também é uma boa prática conectar primeiro (e desconectar) a conexão negativa o mais longe possível da bateria.

Os projetistas automotivos já passaram por esses cálculos e as concentrações sob o capô são muito inferiores a 4%, mesmo em situações extremas de mau funcionamento do sistema de carregamento. Por exemplo, padrões como o IEEE 484 descrevem uma meta de design de não mais que 2%.

Primeiro, a razão para conectar o jumplead positivo antes do jumplead negativo é que, se ele escorregar, você notará isso antes de conectar o negativo. Se você conectou o negativo primeiro e depois o positivo, um dos clipes positivos de crocodilo poderia escorregar, entrar em contato com o chassi de um dos veículos, causando um curto-circuito na bateria e causando o fluxo de uma imensa corrente, resultando em um incêndio. . Nos modernos jumpleads encobertos, isso é menos problemático.

Em segundo lugar, a razão mais importante para conectar o jumplead negativo ao bloco do motor do veículo morto é para uma melhor conexão com o motor de partida. O terra do motor de partida é conectado por meio de seu chassi ao bloco do motor; portanto, a partida mais eficaz ocorre quando o cabeçote de ligação é conectado lá. A conexão ao terminal da bateria introduz um caminho mais longo, desde o cabeçote de partida até o motor de partida, e deve ser evitado, pois torna a partida menos eficaz.

Por outro lado, conectar o fio negativo ao bloco do motor aumenta a resistência à bateria do veículo morto, evitando excesso de corrente de carga. Conectar o fio negativo à bateria do veículo morto daria uma corrente de carga mais alta (mas, como explicado acima, uma corrente de partida mais baixa).