Siguria e baterive të litiumit ka qenë gjithmonë një shqetësim në industri. Për shkak të strukturës së tyre të veçantë materiale dhe mjedisit kompleks të funksionimit, pasi të ndodhë një aksident zjarri, ai do të shkaktojë dëmtime të pajisjeve, humbje të pronës dhe madje edhe viktima. Pasi ndodh një zjarr i baterisë së litiumit, asgjësimi është i vështirë, kërkon një kohë të gjatë dhe shpesh përfshin gjenerimin e një sasie të madhe gazesh toksike. Prandaj, shuarja në kohë e zjarrit mund të kontrollojë në mënyrë efektive përhapjen e zjarrit, të shmangë djegien e gjerë dhe të sigurojë më shumë kohë për personelin për të shpëtuar.

Gjatë procesit të largimit termik të baterive litium-jon, shpesh ndodhin tym, zjarr dhe madje edhe shpërthim. Prandaj, kontrolli i problemit të ikjes termike dhe difuzionit është bërë sfida kryesore me të cilën përballen produktet e baterive të litiumit në procesin e përdorimit. Zgjedhja e teknologjisë së duhur të shuarjes së zjarrit mund të parandalojë përhapjen e mëtejshme të arratisjes termike të baterisë, e cila ka një rëndësi të madhe për të shtypur shfaqjen e zjarrit.

Ky artikull do të prezantojë aparatet kryesore të fikjes së zjarrit dhe mekanizmat e shuarjes aktualisht të disponueshme në treg, dhe do të analizojë avantazhet dhe disavantazhet e llojeve të ndryshme të aparateve të zjarrit.

Llojet e fikësve të zjarrit

Aktualisht, aparatet e zjarrit në treg ndahen kryesisht në fikëse zjarri me gaz, fikëse zjarri me bazë uji, fikëse zjarri aerosol dhe fikëse zjarri pluhur të thatë. Më poshtë është një hyrje në kodet dhe karakteristikat e çdo lloji të fikjes së zjarrit.

Perfluoroheksan: Perfluoroheksani është renditur në inventarin PFAS të OECD dhe EPA të SHBA. Prandaj, përdorimi i perfluoroheksanit si një agjent shuarjeje zjarri duhet të jetë në përputhje me ligjet dhe rregulloret lokale dhe të komunikojë me agjencitë rregullatore mjedisore. Meqenëse produktet e perfluoroheksanit në dekompozimin termik janë gazra serë, ai nuk është i përshtatshëm për spërkatje afatgjatë, me doza të mëdha dhe të vazhdueshme. Rekomandohet përdorimi i tij në kombinim me një sistem spërkatjeje uji.

Trifluorometani:Agjentët trifluorometan prodhohen vetëm nga disa prodhues dhe nuk ka standarde specifike kombëtare që rregullojnë këtë lloj agjenti shuarje zjarri. Kostoja e mirëmbajtjes është e lartë, ndaj përdorimi i tij nuk rekomandohet.

Heksafluoropropani:Ky agjent shuarës është i prirur të dëmtojë pajisjet ose pajisjet gjatë përdorimit dhe potenciali i tij i ngrohjes globale (GWP) është relativisht i lartë. Prandaj, heksafluoropropani mund të përdoret vetëm si një agjent kalimtar për shuarjen e zjarrit.

Heptafluoropropani:Për shkak të efektit serë, gradualisht po kufizohet nga vende të ndryshme dhe do të përballet me eliminim. Aktualisht, agjentët heptafluoropropane janë ndërprerë, gjë që do të çojë në probleme në rimbushjen e sistemeve ekzistuese të heptafluoropropanit gjatë mirëmbajtjes. Prandaj, përdorimi i tij nuk rekomandohet.

Gaz inert:Përfshirë IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, ndër të cilat IG 541 përdoret më gjerësisht dhe njihet ndërkombëtarisht si një agjent shuarje zjarri i gjelbër dhe miqësor ndaj mjedisit. Megjithatë, ai ka disavantazhet e kostos së lartë të ndërtimit, kërkesës së lartë për cilindra gazi dhe zënies së madhe të hapësirës.

Agjent me bazë uji:Fikëset e zjarrit me mjegull të imët me ujë përdoren gjerësisht dhe kanë efektin më të mirë ftohës. Kjo është kryesisht për shkak se uji ka një kapacitet të madh specifik të nxehtësisë, i cili mund të thithë shpejt një sasi të madhe nxehtësie, duke ftohur substancat aktive të pareaguara brenda baterisë dhe duke penguar kështu rritjen e mëtejshme të temperaturës. Megjithatë, uji shkakton dëme të konsiderueshme në bateri dhe nuk është izolues, duke çuar në qark të shkurtër të baterisë.

Aerosol:Për shkak të miqësisë mjedisore, jotoksicitetit, kostos së ulët dhe mirëmbajtjes së lehtë, aerosoli është bërë agjenti kryesor i shuarjes së zjarrit. Megjithatë, aerosoli i përzgjedhur duhet të jetë në përputhje me rregulloret e OKB-së dhe ligjet dhe rregulloret lokale, dhe kërkohet certifikimi kombëtar i produktit lokal. Megjithatë, aerosolëve u mungojnë aftësitë ftohëse dhe gjatë aplikimit të tyre, temperatura e baterisë mbetet relativisht e lartë. Pasi agjenti i fikjes së zjarrit ndalon lëshimin, bateria është e prirur për t'u rindezur.

Efektiviteti i fikseve të zjarrit

Laboratori Shtetëror i Shkencës së Zjarrit në Universitetin e Shkencës dhe Teknologjisë të Kinës kreu një studim duke krahasuar efektet e shuarjes së zjarrit të pluhurit të thatë ABC, heptafluoropropanit, ujit, perfluoroheksanit dhe zjarrfikësve CO2 në një bateri litium-jon 38A.

Krahasimi i procesit të shuarjes së zjarrit

Pluhuri i thatë ABC, heptafluoropropani, uji dhe perfluoroheksani mund të shuajnë shpejt zjarret e baterive pa rindezje. Megjithatë, fikësit e zjarrit CO2 nuk mund të shuajnë në mënyrë efektive zjarret e baterive dhe mund të shkaktojnë rindezje.

Krahasimi i rezultateve të shuarjes nga zjarri

Pas largimit termik, sjellja e baterive të litiumit nën veprimin e fikseve të zjarrit mund të ndahet afërsisht në tre faza: faza e ftohjes, faza e rritjes së shpejtë të temperaturës dhe faza e rënies së ngadaltë të temperaturës.

Faza e parëështë faza e ftohjes, ku temperatura e sipërfaqes së baterisë zvogëlohet pas lëshimit të aparatit për shuarjen e zjarrit. Kjo është kryesisht për shkak të dy arsyeve:

• Nxjerrja e baterisë: Përpara ikjes termike të baterive litium-jon, një sasi e madhe alkanesh dhe gazi CO2 grumbullohet brenda baterisë. Kur bateria arrin kufirin e presionit, valvula e sigurisë hapet, duke lëshuar gaz me presion të lartë. Ky gaz transporton substancat aktive brenda baterisë duke siguruar gjithashtu një efekt ftohës për baterinë.
• Efekti i fikjes së zjarrit: Efekti ftohës i fikësit të zjarrit kryesisht vjen nga dy pjesë: thithja e nxehtësisë gjatë ndryshimit të fazës dhe efekti i izolimit kimik. Thithja e nxehtësisë me ndryshimin e fazës heq drejtpërdrejt nxehtësinë e gjeneruar nga bateria, ndërsa efekti i izolimit kimik në mënyrë indirekte redukton gjenerimin e nxehtësisë duke ndërprerë reaksionet kimike. Uji ka efektin më të rëndësishëm ftohës për shkak të kapacitetit të tij të lartë specifik të nxehtësisë, duke e lejuar atë të thithë një sasi të madhe nxehtësie me shpejtësi. Pason perfluoroheksani, ndërsa HFC-227ea, CO2 dhe pluhuri i thatë ABC nuk shfaqin efekte të rëndësishme ftohëse, gjë që lidhet me natyrën dhe mekanizmin e fikseve të zjarrit.

Faza e dytë është faza e rritjes së shpejtë të temperaturës, ku temperatura e baterisë rritet me shpejtësi nga vlera minimale në kulmin e saj. Meqenëse fikësit e zjarrit nuk mund të ndalojnë plotësisht reaksionin e dekompozimit brenda baterisë, dhe shumica e aparateve të zjarrit kanë efekte të dobëta ftohjeje, temperatura e baterisë tregon një prirje pothuajse vertikale në rritje për aparate të ndryshëm zjarri. Në një periudhë të shkurtër, temperatura e baterisë rritet në kulmin e saj.

Në këtë fazë, ka një ndryshim domethënës në efektivitetin e aparateve të ndryshme të fikjes së zjarrit në frenimin e rritjes së temperaturës së baterisë. Efektiviteti në rend zbritës është ujë > perfluoroheksan > HFC-227ea > pluhur i thatë ABC > CO2. Kur temperatura e baterisë rritet ngadalë, ajo siguron më shumë kohë reagimi për paralajmërimin e zjarrit të baterisë dhe më shumë kohë reagimi për operatorët.

konkluzioni

1. CO2: Fikëset e zjarrit si CO2, të cilat kryesisht veprojnë nga mbytja dhe izolimi, kanë efekte të dobëta frenuese në zjarret e baterive. Në këtë studim, fenomene të rënda të rindezjes ndodhën me CO2, duke e bërë atë të papërshtatshëm për zjarret e baterive litium.
2. Pluhuri i thatë ABC / HFC-227ea: Pluhuri i thatë ABC dhe fikësit HFC-227ea, të cilat kryesisht veprojnë përmes izolimit dhe shtypjes kimike, mund të pengojnë pjesërisht reaksionet zinxhir brenda baterisë deri në një farë mase. Ata kanë një efekt pak më të mirë se CO2, por duke qenë se u mungojnë efektet ftohëse dhe nuk mund të bllokojnë plotësisht reaksionet e brendshme në bateri, temperatura e baterisë ende rritet me shpejtësi pasi të lëshohet fikësi i zjarrit.
3. Perfluoroheksani: Perfluoroheksani jo vetëm që bllokon reaksionet e brendshme të baterisë, por gjithashtu thith nxehtësinë përmes avullimit. Prandaj, efekti i tij frenues në zjarret e baterive është dukshëm më i mirë se fikësit e tjerë të zjarrit.
4. Uji: Ndër të gjitha aparatet fikëse zjarri, uji ka efektin më të dukshëm të shuarjes së zjarrit. Kjo është kryesisht për shkak se uji ka një kapacitet të madh specifik të nxehtësisë, duke e lejuar atë të thithë me shpejtësi një sasi të madhe nxehtësie. Kjo ftoh substancat aktive që nuk reagojnë brenda baterisë, duke penguar kështu rritjen e mëtejshme të temperaturës. Megjithatë, uji shkakton dëme të konsiderueshme në bateri dhe nuk ka efekt izolues, ndaj përdorimi i tij duhet të jetë jashtëzakonisht i kujdesshëm.

Çfarë duhet të zgjedhim?

Ne kemi anketuar sistemet e mbrojtjes nga zjarri të përdorura nga disa prodhues të sistemeve të ruajtjes së energjisë aktualisht në treg, duke përdorur kryesisht zgjidhjet e mëposhtme të shuarjes së zjarrit:

• Perfluoroheksan + Ujë
• Aerosol + Ujë

Mund të shihet seagjentët sinergjikë për shuarjen e zjarrit janë tendenca kryesore për prodhuesit e baterive litium. Duke marrë si shembull Perfluorohexane + Water, Perfluorohexane mund të shuajë shpejt flakët e hapura, duke lehtësuar kontaktin e mjegullës së imët të ujit me baterinë, ndërsa mjegulla e imët me ujë mund ta ftohë atë në mënyrë efektive. Funksionimi kooperativ ka efekte më të mira shuarjeje dhe ftohjeje në krahasim me përdorimin e një agjenti të vetëm shuarës zjarri. Aktualisht, Rregullorja e Re e BE-së për Bateritë kërkon që etiketat e ardhshme të baterive të përfshijnë agjentët e disponueshëm për shuarjen e zjarrit. Prodhuesit gjithashtu duhet të zgjedhin agjentin e duhur të fikjes së zjarrit bazuar në produktet e tyre, rregulloret lokale dhe efektivitetin.