Сигурност литијумских батерија је одувек била брига у индустрији. Због њихове посебне материјалне структуре и сложеног радног окружења, када дође до пожара, то ће узроковати оштећење опреме, губитак имовине, па чак и жртве. Након што дође до пожара литијумске батерије, одлагање је тешко, траје дуго и често укључује стварање велике количине токсичних гасова. Стога, благовремено гашење пожара може ефикасно контролисати ширење пожара, избећи опсежну опекотину и обезбедити више времена особљу да побегне.

Током процеса термичког бежања литијум-јонских батерија, често долази до дима, пожара, па чак и експлозије. Стога је контрола топлотног бекства и проблема дифузије постао главни изазов са којим се суочавају производи литијумских батерија у процесу употребе. Одабиром праве технологије за гашење пожара може се спречити даље ширење топлотног бежања батерије, што је од великог значаја за сузбијање пожара.

Овај чланак ће представити главне апарате за гашење пожара и механизме за гашење који су тренутно доступни на тржишту и анализирати предности и недостатке различитих типова апарата за гашење пожара.

Врсте апарата за гашење пожара

Тренутно су апарати за гашење пожара на тржишту углавном подељени на гасне апарате за гашење пожара, апарате за гашење пожара на бази воде, аеросолне апарате за гашење пожара и апарате за гашење сувим прахом. Испод је увод у шифре и карактеристике сваке врсте апарата за гашење пожара.

Перфлуорохексан: Перфлуорохексан је наведен у ПФАС инвентару ОЕЦД-а и УС ЕПА. Стога, употреба перфлуорохексана као средства за гашење пожара треба да буде у складу са локалним законима и прописима и комуницира са регулаторним агенцијама за заштиту животне средине. Пошто су производи перфлуорохексана у термичком разлагању гасови стаклене баште, није погодан за дуготрајно, континуирано прскање великим дозама. Препоручује се да се користи у комбинацији са системом за прскање воде.

трифлуорометан:Трифлуорометанске агенсе производи само неколико произвођача, а не постоје посебни национални стандарди који регулишу ову врсту средстава за гашење пожара. Трошкови одржавања су високи, па се његова употреба не препоручује.

хексафлуоропропан:Ово средство за гашење је склоно оштећењу уређаја или опреме током употребе, а његов потенцијал глобалног загревања (ГВП) је релативно висок. Због тога се хексафлуоропропан може користити само као прелазно средство за гашење пожара.

хептафлуоропропан:Због ефекта стаклене баште, разне земље га постепено ограничавају и суочиће се са елиминацијом. Тренутно, хептафлуоропропански агенси су обустављени, што ће довести до проблема у пуњењу постојећих хептафлуоропропанских система током одржавања. Због тога се његова употреба не препоручује.

инертни гас:Укључујући ИГ 01, ИГ 100, ИГ 55, ИГ 541, међу којима се ИГ ​​541 више користи и међународно је признат као зелено и еколошки прихватљиво средство за гашење пожара. Међутим, он има недостатке високе цене изградње, велике потражње за гасним боцама и великог простора.

Средство на бази воде:Апарати за гашење пожара са фином воденом маглом се широко користе и имају најбољи ефекат хлађења. То је углавном зато што вода има велики специфични топлотни капацитет, који може брзо да апсорбује велику количину топлоте, хладећи неизреаговане активне супстанце унутар батерије и на тај начин спречавајући даљи пораст температуре. Међутим, вода узрокује значајна оштећења батерија и није изолациона, што доводи до кратких спојева батерија.

Аеросол:Због своје еколошке прихватљивости, нетоксичности, ниске цене и лаког одржавања, аеросол је постао главно средство за гашење пожара. Међутим, изабрани аеросол треба да буде у складу са прописима УН и локалним законима и прописима, а потребна је и сертификација локалног националног производа. Међутим, аеросоли немају способност хлађења, а током њихове примене температура батерије остаје релативно висока. Након што средство за гашење пожара престане да се ослобађа, батерија је склона поновном паљењу.

Ефикасност средстава за гашење пожара

Државна кључна лабораторија за науку о пожару на Универзитету науке и технологије Кине спровела је студију упоређујући ефекте гашења пожара АБЦ сувог праха, хептафлуоропропана, воде, перфлуорохексана и ЦО2 средстава за гашење пожара на литијум-јонској батерији од 38А.

Поређење процеса гашења пожара

АБЦ суви прах, хептафлуоропропан, вода и перфлуорохексан могу брзо угасити пожар батерија без поновног паљења. Међутим, ЦО2 апарати за гашење пожара не могу ефикасно угасити пожар из батерија и могу изазвати поновно паљење.

Поређење резултата сузбијања пожара

Након термичког бежања, понашање литијумских батерија под дејством средстава за гашење пожара може се грубо поделити у три фазе: фазу хлађења, фазу брзог пораста температуре и фазу спорог пада температуре.

Прва фазаје фаза хлађења, где температура површине батерије опада након што се пусти средство за гашење пожара. Ово је углавном због два разлога:

• Одзрачивање батерије: Пре термичког одласка литијум-јонских батерија, велика количина алкана и ЦО2 гаса се акумулира унутар батерије. Када батерија достигне границу притиска, сигурносни вентил се отвара, ослобађајући гас под високим притиском. Овај гас преноси активне супстанце унутар батерије, истовремено пружајући неки ефекат хлађења батерији.
• Ефекат средства за гашење пожара: Ефекат хлађења средства за гашење пожара углавном долази из два дела: апсорпције топлоте током промене фазе и ефекта хемијске изолације. Апсорпција топлоте промене фазе директно уклања топлоту коју генерише батерија, док ефекат хемијске изолације индиректно смањује стварање топлоте прекидањем хемијских реакција. Вода има најзначајнији ефекат хлађења због свог високог специфичног топлотног капацитета, што јој омогућава да брзо апсорбује велику количину топлоте. Следи перфлуорохексан, док ХФЦ-227еа, ЦО2 и АБЦ суви прах не показују значајне ефекте хлађења, што је повезано са природом и механизмом средстава за гашење пожара.

Друга фаза је фаза брзог пораста температуре, где температура батерије брзо расте од своје минималне вредности до максимума. Пошто средства за гашење пожара не могу у потпуности да зауставе реакцију распадања унутар батерије, а већина средстава за гашење пожара има слаб ефекат хлађења, температура батерије показује скоро вертикални тренд раста за различита средства за гашење пожара. У кратком периоду температура батерије расте до максимума.

У овој фази постоји значајна разлика у ефикасности различитих средстава за гашење пожара у инхибицији пораста температуре батерије. Ефикасност у опадајућем редоследу је вода > перфлуорохексан > ХФЦ-227еа > АБЦ суви прах > ЦО2. Када температура батерије полако расте, обезбеђује дуже време одзива за упозорење о паљењу батерије и дуже време реакције за оператере.

Закључак

1. ЦО2: Средства за гашење пожара попут ЦО2, који првенствено делују гушењем и изолацијом, имају слаб инхибиторни ефекат на пожар батерија. У овој студији, дошло је до озбиљних феномена поновног паљења са ЦО2, што га чини неприкладним за пожаре литијумских батерија.
2. АБЦ суви прах / ХФЦ-227еа: АБЦ суви прах и ХФЦ-227еа средства за гашење пожара, који првенствено делују кроз изолацију и хемијску супресију, могу делимично да инхибирају ланчане реакције унутар батерије у одређеној мери. Имају нешто бољи ефекат од ЦО2, али пошто им недостају ефекти хлађења и не могу у потпуности да блокирају унутрашње реакције у батерији, температура батерије и даље брзо расте након пуштања средства за гашење пожара.
3. Перфлуорохексан: Перфлуорохексан не само да блокира реакције унутрашње батерије, већ и апсорбује топлоту кроз испаравање. Због тога је његов инхибиторни ефекат на пожар батерија знатно бољи од осталих средстава за гашење пожара.
4. Вода: Међу свим средствима за гашење пожара, вода има најочигледнији ефекат гашења пожара. То је углавном зато што вода има велики специфични топлотни капацитет, што јој омогућава да брзо апсорбује велику количину топлоте. Ово хлади неизреаговане активне супстанце унутар батерије, чиме се спречава даљи пораст температуре. Међутим, вода наноси значајну штету батеријама и нема изолациони ефекат, па треба бити изузетно опрезна при њеној употреби.

Шта да изаберемо?

Испитали смо системе заштите од пожара које користи неколико произвођача система за складиштење енергије који су тренутно на тржишту, првенствено користећи следећа решења за гашење пожара:

• Перфлуорохексан + вода
• Аеросол + вода

То се видисинергијска средства за гашење пожара су главни тренд за произвођаче литијумских батерија. Узимајући перфлуорохексан + вода као пример, перфлуорохексан може брзо угасити отворени пламен, олакшавајући контакт фине водене магле са батеријом, док фина водена магла може ефикасно да је охлади. Кооперативни рад има боље ефекте гашења и хлађења у поређењу са употребом једног средства за гашење пожара. Тренутно, Уредба ЕУ о новим батеријама захтева да будуће налепнице батерија садрже доступна средства за гашење пожара. Произвођачи такође треба да изаберу одговарајуће средство за гашење пожара на основу својих производа, локалних прописа и ефикасности.