Безбедноста на литиумските батерии отсекогаш била грижа во индустријата. Поради нивната посебна материјална структура и сложената работна средина, штом ќе се случи пожарна несреќа, таа ќе предизвика оштетување на опремата, загуба на имот, па дури и жртви. Откако ќе дојде до пожар на литиумската батерија, отстранувањето е тешко, трае долго и често вклучува создавање на големо количество отровни гасови. Затоа, навременото гаснење на пожарот може ефективно да го контролира ширењето на пожарот, да избегне екстензивно горење и да обезбеди повеќе време за бегство на персоналот.

За време на процесот на термички бегство на литиум-јонски батерии, често се случува чад, оган, па дури и експлозија. Затоа, контролирањето на проблемот со термички бегство и дифузија стана главниот предизвик со кој се соочуваат производите од литиумски батерии во процесот на употреба. Изборот на вистинската технологија за гаснење пожар може да го спречи понатамошното ширење на термалното бегство на батериите, што е од големо значење за сузбивање на појавата на пожар.

Оваа статија ќе ги претстави главните апарати за гаснење пожар и механизмите за гаснење кои моментално се достапни на пазарот и ќе ги анализира предностите и недостатоците на различните типови на противпожарни апарати.

Видови противпожарни апарати

Во моментов, противпожарните апарати на пазарот главно се поделени на гасни противпожарни апарати, противпожарни апарати на база на вода, аеросолни противпожарни апарати и противпожарни апарати за сув прав. Подолу е вовед во шифрите и карактеристиките на секој тип на противпожарни апарати.

Перфлуорохексан: Перфлуорохексанот е наведен во инвентарот PFAS на ОЕЦД и ЕПА на САД. Затоа, употребата на перфлуорохексан како средство за гаснење пожар треба да биде во согласност со локалните закони и прописи и да комуницира со регулаторните агенции за животната средина. Бидејќи производите на перфлуорохексан при термичко распаѓање се стакленички гасови, тој не е погоден за долгорочно, континуирано прскање со големи дози. Се препорачува да се користи во комбинација со систем за прскање вода.

Трифлуорометан:Средствата со трифлуорометан се произведуваат само од неколку производители, а не постојат посебни национални стандарди кои го регулираат овој тип на средство за гаснење пожар. Трошоците за одржување се високи, па затоа не се препорачува негова употреба.

Хексафлуоропропан:Ова средство за гаснење е склоно кон оштетување на уредите или опремата за време на употребата, а неговиот потенцијал за глобално затоплување (GWP) е релативно висок. Затоа, хексафлуоропропанот може да се користи само како преодно средство за гаснење пожар.

Хептафлуоропропан:Поради ефектот на стаклена градина, тој постепено се ограничува од различни земји и ќе се соочи со елиминација. Во моментов, хептафлуоропропанските агенси се прекинати, што ќе доведе до проблеми во полнењето на постоечките хептафлуоропропански системи за време на одржувањето. Затоа, неговата употреба не се препорачува.

Инертен гас:Вклучувајќи ги IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, меѓу кои IG 541 е пошироко користен и е меѓународно признат како зелено и еколошки средство за гасење пожар. Сепак, ги има недостатоците на високите трошоци за изградба, големата побарувачка за плински боци и големата окупација на просторот.

Средство на база на вода:Широко се користат апаратите за гаснење пожар со ситна водена магла и тие имаат најдобар ефект на ладење. Ова е главно затоа што водата има голем специфичен топлински капацитет, кој може брзо да апсорбира голема количина на топлина, ладејќи ги активните супстанции кои не реагирале во батеријата и со тоа го спречува понатамошното зголемување на температурата. Меѓутоа, водата предизвикува значителна штета на батериите и не е изолирана, што доведува до краток спој на батериите.

Аеросол:Поради неговата еколошка пријатност, нетоксичност, ниска цена и лесно одржување, аеросолот стана главно средство за гаснење пожар. Сепак, избраниот аеросол треба да биде во согласност со регулативите на ОН и локалните закони и прописи, а потребна е и локална национална сертификација на производот. Сепак, на аеросолите им недостасуваат можности за ладење, а при нивната примена температурата на батеријата останува релативно висока. Откако средството за гаснење пожар ќе престане да се ослободува, батеријата е подложна на повторно палење.

Ефективност на средствата за гаснење пожар

Државната клучна лабораторија за наука за пожар на Универзитетот за наука и технологија во Кина спроведе студија во која ги спореди ефектите на гаснење пожар на ABC сувиот прашок, хептафлуоропропан, вода, перфлуорохексан и CO2 противпожарни апарати на литиум-јонска батерија 38А.

Споредба на процесот на гаснење пожар

Сувиот прав ABC, хептафлуоропропан, вода и перфлуорохексан можат брзо да го изгаснат пожарот на батериите без повторно палење. Сепак, апаратите за гаснење пожар CO2 не можат ефикасно да го изгаснат пожарот на батериите и може да предизвикаат повторно палење.

Споредба на резултатите од гаснењето пожар

По термалното бегство, однесувањето на литиумските батерии под дејство на средства за гаснење пожар може грубо да се подели во три фази: фаза на ладење, фаза на брз пораст на температурата и фаза на бавно опаѓање на температурата.

Првата фазае фазата на ладење, каде што температурата на површината на батеријата се намалува откако ќе се ослободи апаратот за гаснење пожар. Ова главно се должи на две причини:

• Проветрување на батериите: Пред термичкото бегство на литиум-јонските батерии, во батеријата се акумулира голема количина на алкани и CO2 гас. Кога батеријата ќе ја достигне границата на притисок, сигурносниот вентил се отвора, ослободувајќи гас под висок притисок. Овој гас ги пренесува активните супстанции во батеријата, а исто така обезбедува одреден ефект на ладење на батеријата.
• Ефект на апаратот за гаснење пожар: Ефектот на ладење на апаратот за гаснење пожар главно доаѓа од два дела: апсорпција на топлина при промена на фазата и ефект на хемиска изолација. Апсорпцијата на топлина со промена на фазата директно ја отстранува топлината што се создава од батеријата, додека ефектот на хемиска изолација индиректно го намалува создавањето на топлина преку прекинување на хемиските реакции. Водата го има најзначајниот ефект на ладење поради високиот специфичен топлински капацитет, што и овозможува брзо да апсорбира голема количина топлина. Следува перфлуорохексан, додека HFC-227ea, CO2 и ABC сувиот прашок не покажуваат значителни ефекти на ладење, што е поврзано со природата и механизмот на средствата за гаснење пожар.

Втората фаза е фаза на брз пораст на температурата, каде што температурата на батеријата брзо се зголемува од нејзината минимална вредност до нејзиниот врв. Бидејќи апаратите за гаснење пожар не можат целосно да ја запрат реакцијата на распаѓање во батеријата, а повеќето средства за гаснење пожар имаат слаб ефект на ладење, температурата на батеријата покажува речиси вертикален нагорен тренд за различни средства за гаснење пожар. За краток период, температурата на батеријата се зголемува до својот врв.

Во оваа фаза, постои значителна разлика во ефективноста на различните средства за гаснење пожар во спречувањето на порастот на температурата на батеријата. Ефективноста по опаѓачки редослед е вода > перфлуорохексан > HFC-227ea > сув прашок ABC > CO2. Кога температурата на батеријата полека се зголемува, тоа обезбедува повеќе време за одговор за предупредување за пожар на батеријата и повеќе време на реакција за операторите.

Заклучок

1. CO2: Противпожарните средства како CO2, кои првенствено делуваат со задушување и изолација, имаат слаби инхибиторни ефекти врз пожарите на батериите. Во оваа студија, сериозни феномени на повторно палење се случија со CO2, што го прави несоодветен за палење на литиумски батерии.
2. Сув прашок ABC / HFC-227ea: ABC сувиот прав и средствата за гаснење пожар HFC-227ea, кои првенствено дејствуваат преку изолација и хемиско сузбивање, може делумно да ги инхибираат верижните реакции во внатрешноста на батеријата до одреден степен. Тие имаат малку подобар ефект од CO2, но бидејќи немаат ефект на ладење и не можат целосно да ги блокираат внатрешните реакции во батеријата, температурата на батеријата сè уште брзо се зголемува откако ќе се ослободи апаратот за гаснење пожар.
3. Перфлуорохексан: Перфлуорохексан не само што ги блокира внатрешните реакции на батеријата, туку и ја апсорбира топлината преку испарување. Затоа, неговиот инхибиторен ефект врз пожарите на батериите е значително подобар од другите средства за гаснење пожар.
4. Вода: Меѓу сите средства за гаснење пожар, водата има најочигледен ефект на гаснење пожар. Ова е главно затоа што водата има голем специфичен топлински капацитет, што и овозможува брзо да апсорбира голема количина на топлина. Ова ги лади активните супстанции кои не реагирале во батеријата, а со тоа го спречува понатамошниот пораст на температурата. Меѓутоа, водата предизвикува значителна штета на батериите и нема ефект на изолација, па затоа нејзината употреба треба да биде крајно претпазлива.

Што треба да избереме?

Ги испитавме системите за заштита од пожар што ги користат неколку производители на системи за складирање енергија кои моментално се на пазарот, примарно ги користат следните решенија за гаснење пожар:

• Перфлуорохексан + вода
• Аеросол + вода

Тоа може да се видисинергетски средства за гаснење пожари се главниот тренд за производителите на литиумски батерии. Земајќи го како пример Перфлуорохексан + Вода, перфлуорохексан може брзо да го изгаси отворениот пламен, олеснувајќи го контактот на ситната водена магла со батеријата, додека фината водена магла може ефикасно да ја разлади. Кооперативното работење има подобри ефекти на гаснење пожар и ладење во споредба со користењето на едно средство за гаснење пожар. Во моментов, новата регулатива за батерии на ЕУ бара идните етикети на батериите да вклучуваат достапни средства за гаснење пожар. Производителите исто така треба да изберат соодветно средство за гаснење пожар врз основа на нивните производи, локални регулативи и ефективност.