フォークリフトのバッテリーには主に鉛蓄電池が使用されていますが、鉛蓄電池ならではの注意すべき点がいくつかあります。その一つが、バッテリー液の補充の際には精製水を使用することです。
「なんで、いちいち高価な精製水を使わないといけないの？」といった疑問をお持ちの方もいらっしゃるかと思いますので、今回はその点について説明します。
フォークリフトのバッテリーの仕組み
まず、「バッテリー」とは何でしょう？端的に言うと、化学反応のエネルギーを電気エネルギーに変える装置が「バッテリー」であるといえます。
バッテリーの構造
世の中のバッテリーは一般的に、2種類の金属と電解液で構成されています。
この2種類の金属は、正極と負極としてそれぞれ機能します。また、これらの金属は電解液に浸されている状態になっています。
バッテリー内で電気が流れるには、電子が負極から正極に移動する必要があります。まず負極は、自身がイオンとなって電子を放出する役割を持ちます。また正極は、負極から流れ込んできた電子を受けとる役割を果たします。
負極から放出された電子は、導線を伝って正極に移動します。この際に、バッテリーに電気が流れる（放電する）仕組みになっています。
鉛蓄電池の放電
フォークリフトのバッテリー（鉛蓄電池）は、電解液である希硫酸（硫酸+水素）の中に、正極・負極の電極板がそれぞれ浸されています。負極の電極版には鉛が用いられ、正極の電極版には二酸化鉛（酸素＋鉛）が用いられています。
STEP①：負極板である鉛を電解液（希硫酸）に浸すと、鉛は硫酸と結合しやすい性質があるため、鉛は自ら持っている電子を手放して、代わりに硫酸とくっつこうとします。 その結果、負極の鉛は希硫酸内で溶け出して、鉛イオンと電子が発生します。
STEP②：①の鉛イオンは希硫酸液中の硫酸イオンと結合して、「硫酸鉛（サルフェーション）」という固体になり、負極板表面に付着していきます。 また、①のとおり希硫酸（硫酸+水素）は鉛と引き合って硫酸鉛となるため、硫酸濃度は下がっていき、逆に水素はどんどん増えていきます。 ①の電子は、正極と負極を繋いでいる導線を伝わって正極である二酸化鉛の方へと移動します。
STEP③：正極である二酸化鉛に含まれる鉛イオンが②の負極から流れてきた電子を受け取ります。鉛イオンは、希硫酸中の硫酸イオンとくっつき、硫酸鉛（サルフェーション）となります。
その結果、二酸化鉛から酸素が手放されることになります。 つまり、正極表面にもサルフェーションが付着し、②の水素と二酸化鉛から手放された酸素が結合して水となります。なお、負極である鉛と比べると、正極の二酸化鉛はイオンになりにくいため、サルフェーションの割合は負極よりもかなり少なくなります。
まとめると、放電によって水が生成され、希硫酸の濃度は薄くなり、また極版にはサルフェーションが付着するということになります。
鉛蓄電池の充電
電子を負極から正極に流して電流を発生させることが上記の「放電」ですが、それとは逆向きに電子を流すことを「充電」といいます。
STEP①：充電を実施すると、陽極板に付着した硫酸鉛は、電解液中の水と反応して酸化鉛に変化し、硫酸と水素を電解液中に放出します。このとき、水素から電子が引き剥がされ、陽極から陰極に向かって電子が移動します。
STEP②：負極板の硫酸鉛は、正極から流れ込んだ電子を取り込んで鉛に変化し、硫酸を電解液中に放出します。
STEP③：正極・負極の両極板から放出された硫酸と、正極板から放出された水素が結合して希硫酸になります。
まとめると、充電によってサルフェーションが分解されて硫酸が再度水に溶け出し、希硫酸の濃度が上がるということになります。 つまり、バッテリーは希硫酸内に含まれる硫酸が、化学反応によって極板と水の間を行き来することで放電や充電を行っているということになります。
フォークリフトのバッテリー液が減る理由
充電が進み満充電状態に近くなってくると、電気分解によって、電解液中の水が酸素ガスと水素ガスに分かれてしまいます。その結果、電解液量が減少します。
また、バッテリー液は液体のため、当然自然蒸発によって量が減ることになります。 液の減少は、温度が高ければ高いほど起こりやすくなります。
バッテリー液が減りすぎると、バッテリーの電圧が極端に下がってしまいます。また、極板がバッテリー液に浸からず、空気に触れ続けるとその部分が劣化してしまい、前述の化学反応が起こりにくくなってしまいます。
そのため、バッテリー液は定期的に補充しなければならないのです。特に夏場は、バッテリー液の温度が高くなりやすいため、こまめなチェックが必要になります。
精製水を使わなければならないのは、なぜ？
水道水には消毒等の目的で、「カルシウム」「マグネシウム」「ケイ酸」等の塩類あるいは有機物などの不純物が多く含まれています。
バッテリー液として水道水を補充してしまうと、不純物が極板に付着することで極版が劣化してしまい、その部分は鉛蓄電池本来の化学反応が起こらなくなってしまいます。 そのため水道水を補充してしまうと、バッテリーの寿命は確実に短くなります。
精製水は、水道水に含まれるさまざまな成分を取り除いた純度の高い水のため、極版の劣化を極力抑えることができます。 フォークリフトのバッテリーは決して安いものではないので、水道水によって劣化させてしまうのは非常にもったいないです。
とはいえ、精製水を都度購入して日々補充するのもコストや手間がかかってしまいます。 そこで、当店では水道の蛇口につなぐだけでバッテリー用精製水をつくることのできる、精製水製造装置を提案しております。興味のある方は、是非チェックしてみてください。
