車のバッテリーの周りのガスがジャンパーケーブルから発火する危険性があるのはなぜですか？

ジャンプで死んだバッテリーを起動するで指摘したように、黒い線をバッテリーの負極または接地された金属に接続しますか？、黒いジャンパーケーブルを死んだ車のシャーシに接続して、水素ガスに囲まれている可能性のあるバッテリー近くの接続中に火花が出ないようにします。ポールが指摘しているように、ジャンプ開始時に赤/正極端子を最初に接続する必要があるのはなぜですか？、これは非常に可能性が低いようですが、大丈夫、安全第一。

ただし、シャーシまたはエンジンブロックの露出した金属に黒いケーブルを取り付けることをお勧めします。平均的な車のエンジンブロックはそれほど大きくありません。バッテリーが水素ガスの雲に囲まれ、エンジンブロックの反対側のどこかに黒い端子を接続しても、まだガスの雲に点火しないのだろうか？バッテリーの周りにしっかりと集中しているガスの雲はありますか？また、実際に車を始動することができた場合はどうですか？なぜ、車の始動時にさまざまな熱および火花源からガス雲に点火するリスクがないのですか？

私はこのトピックの専門家ではありませんが、バッテリーの周りに「ガスの雲」が形成されるとは思いません。水素ガスは、それらすべての中で最も軽いガス（0.089 g / l）であり、漏れてもたまりません。ボンネットは空気よりも密度が低いため、ボンネットが開いている限り単純に上昇します。空気は、ほとんどが重い窒素（1.25 g / l）と酸素（1.4285 g / l）です。私の推測では、負のバッテリーポストではなく、受信者の接地をシャーシに接続することで、バッテリー自体からのわずかな漏れを発火させないようにするだけです。

車の始動時には、開いている火花が出ないようにしてください。オルタネーター、スパークプラグ、スパークプラグワイヤ、ディストリビューター、およびオルタネーターは、良好な状態にある場合、火花を散らしてはならず、通常はバッテリーから十分離れています。何らかの理由でジャンプスタートしているエンジンが高温になっていても、熱はほとんど十分ではありません。水素は、大気中で〜500°Cで自然発火します。フードの温度では、〜100°Cをはるかに超えてはなりません。

これは少し技術的になりますが、化学のクラスを休んでも理解できるはずです。

水素はいつ危険ですか？

エンジンの燃料と空気の混合物と同様に、水素は濃度範囲内にある場合にのみ可燃性です。発火するガスの濃度（空気中）である爆発下限（LEL）および爆発上限（UEL）と呼ばれるものを使用します。水素ガスの場合、LELは4％、UELは75％以上です。つまり、水素ガスの濃度が4％に達すると、火花で発火する可能性のあるレベルになります。比較のために、大気中のH _2の自然濃度は約0.01％です。

車のバッテリーはどのように水素ガスを生成しますか？

車のバッテリーには、36％の硫酸（SO ₄）と64％の水（H ₂ O）の混合物が満たされています。水素ガスは、電気分解と呼ばれるプロセスのためにバッテリーが充電されているときに放出されます分解電圧平衡よりも大きい電圧の存在下で、水がその構成要素である水素（H）と酸素（O）に分解します。その電圧は水に対して1.227Vです。単一の鉛蓄電池セルの通常の電圧は2.1Vで、車のバッテリーには6個が直列に接続されています（6 x 2.1 = 12.6V）。セル電圧は水の分解電圧よりも高いため、ほとんどの場合、非常に少量のガスが生成されます。ただし、すでに完全に充電されたセルに最大電流を強制すると、最悪のケース（ほとんどの水素）が生成されます。また、温度に敏感な反応であるため、温度が高くなるとより多くのガスが生成される傾向があります。

どのくらいの水素が生成されますか？

私たちが興味を持っている反応は、水素イオン（H ⁺）が水素ガス（H ₂）になる反応です。化学者は次のように書きます。

2H ⁺ + 2e ^-- > H ₂

これは、2つの水素イオンと2つの電子が1分子の水素ガスを生成することを意味します。（また、ガスは負極から来ることを意味しますが、これはセルごとであることを忘れないでください。）

数学と化学の詳細の多くをスキップすると、25°C（77°F）の温度で、1 Ah（アンペア時）の過充電あたりセルあたり約0.45リットルの水素ガスを生成することが計算できます。したがって、完全に充電された標準の6セルバッテリーに1時間10Aを押すと、25°Cで0.45 l / Ah x 6 x 10A x 1 h = 27 lの水素ガスが生成されます。それが危険であるためには、少なくとも4％の濃度が必要なので、空気+水素の総量は675リットル以下である必要があります。ジャンプスタートは通常1時間もかかりません。また、通常、充電済みのバッテリーを過充電する必要はありません。

水素はどこに行きますか？

ヒンデンブルクの災害を聞いたことがある人なら誰でも知っているように、水素は空気よりも軽く、可燃性でもあります。空気より軽いため、バッテリーから放出される水素ガスは上昇する傾向があります。

結論

車のバッテリーの典型的なボンネット下の配置では、ボンネットが開かれるとすぐにほとんどの水素が大気中に無害に上昇しますが、車がジャンプスタートされるとさらに多くの水素が生成されます。そのため、フードは開いたままにしておく必要があります。また、バッテリーから可能な限りマイナスの接続を最初に接続（および最初に切断）することをお勧めします。

自動車の設計者はすでにこれらの計算を行っており、ボンネットの下の濃度は、充電システムの誤動作の極端な状況でも4％よりもはるかに低くなっています。たとえば、IEEE 484などの標準では、2％以下の設計目標が記述されています。

まず、負のジャンプリードの前に正のジャンプリードを接続する理由は、脱落した場合、負のジャンプリードを接続する前にこれに気付くからです。最初にマイナスのものを接続し、次にプラスのものを接続すると、プラスのワニクリップの1つが滑り落ち、車両の1つのシャーシと接触し、バッテリーを短絡させて大電流が流れ、火災を引き起こす可能性があります。最新のシュラウド付きジャンプリードでは、これはそれほど問題ではありません。

第二に、負のジャンプリードを死んだ車両のエンジンブロックに接続する最も重要な理由は、スターターモーターへのより良い接続のためです。スターターモーターのアースは、そのシャーシを介してエンジンブロックに接続されているため、ジャンプリードがそこに接続されているときに最も効果的な始動が行われます。バッテリー端子に接続すると、ジャンプリードからスターターモーターまでの経路が長くなるため、始動の効率が低下するため、避ける必要があります。

一方、マイナスリードをエンジンブロックに接続すると、死んだ車両のバッテリーに対する抵抗が増加し、過剰な充電電流が回避されます。負のリード線を死んだ車両のバッテリーに接続すると、充電電流が高くなります（ただし、上記で説明したように、開始電流は低くなります）。