Keselamatan bateri litium sentiasa menjadi kebimbangan dalam industri. Oleh kerana struktur bahan khas dan persekitaran operasi yang kompleks, sebaik sahaja kemalangan kebakaran berlaku, ia akan menyebabkan kerosakan peralatan, kehilangan harta benda, dan juga kemalangan jiwa. Selepas kebakaran bateri litium berlaku, pelupusan adalah sukar, mengambil masa yang lama, dan selalunya melibatkan penjanaan sejumlah besar gas toksik. Oleh itu, pemadaman api yang tepat pada masanya dapat mengawal penyebaran api dengan berkesan, mengelakkan pembakaran yang meluas, dan memberikan lebih banyak masa untuk kakitangan melarikan diri.

Semasa proses pelarian haba bateri litium-ion, asap, kebakaran, dan juga letupan sering berlaku. Oleh itu, mengawal masalah pelarian haba dan penyebaran telah menjadi cabaran utama yang dihadapi oleh produk bateri litium dalam proses penggunaan. Memilih teknologi pemadam api yang betul boleh menghalang penyebaran haba bateri, yang sangat penting untuk menyekat kejadian kebakaran.

Artikel ini akan memperkenalkan alat pemadam api arus perdana dan mekanisme pemadaman yang kini tersedia di pasaran, dan menganalisis kelebihan dan kekurangan pelbagai jenis alat pemadam api.

Jenis-jenis Alat Pemadam Api

Pada masa ini, alat pemadam api di pasaran terbahagi terutamanya kepada alat pemadam api gas, alat pemadam api berasaskan air, alat pemadam api aerosol, dan alat pemadam api serbuk kering. Di bawah ialah pengenalan kepada kod dan ciri setiap jenis alat pemadam api.

Perfluoroheksana: Perfluorohexane telah disenaraikan dalam inventori PFAS OECD dan EPA AS. Oleh itu, penggunaan perfluorohexane sebagai agen pemadam api harus mematuhi undang-undang dan peraturan tempatan dan berkomunikasi dengan agensi kawal selia alam sekitar. Oleh kerana produk perfluorohexane dalam penguraian terma adalah gas rumah hijau, ia tidak sesuai untuk penyemburan berterusan jangka panjang, dos besar. Adalah disyorkan untuk menggunakannya dalam kombinasi dengan sistem semburan air.

Trifluorometana:Ejen trifluorometana hanya dihasilkan oleh beberapa pengilang, dan tiada piawaian kebangsaan khusus yang mengawal selia jenis ejen pemadam api ini. Kos penyelenggaraan adalah tinggi, jadi penggunaannya tidak disyorkan.

Heksafluoropropana:Ejen pemadam ini terdedah kepada kerosakan peranti atau peralatan semasa digunakan, dan Potensi Pemanasan Global (GWP)nya agak tinggi. Oleh itu, heksafluoropropana hanya boleh digunakan sebagai agen pemadam api peralihan.

Heptafluoropropana:Disebabkan oleh kesan rumah hijau, ia secara beransur-ansur dihadkan oleh pelbagai negara dan akan menghadapi penyingkiran. Pada masa ini, ejen heptafluoropropana telah dihentikan, yang akan membawa kepada masalah dalam mengisi semula sistem heptafluoropropana sedia ada semasa penyelenggaraan. Oleh itu, penggunaannya tidak digalakkan.

Gas Lengai:Termasuk IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, antaranya IG 541 lebih banyak digunakan dan diiktiraf di peringkat antarabangsa sebagai agen pemadam api hijau dan mesra alam. Walau bagaimanapun, ia mempunyai kelemahan kos pembinaan yang tinggi, permintaan tinggi untuk silinder gas, dan pendudukan ruang yang besar.

Agen Berasaskan Air:Alat pemadam api kabus air halus digunakan secara meluas, dan ia mempunyai kesan penyejukan yang terbaik. Ini terutamanya kerana air mempunyai kapasiti haba tentu yang besar, yang boleh menyerap sejumlah besar haba dengan cepat, menyejukkan bahan aktif yang tidak bertindak balas di dalam bateri dan dengan itu menghalang kenaikan suhu selanjutnya. Walau bagaimanapun, air menyebabkan kerosakan ketara pada bateri dan tidak penebat, membawa kepada litar pintas bateri.

Aerosol:Oleh kerana keramahan alam sekitar, tidak toksik, kos rendah dan penyelenggaraan yang mudah, aerosol telah menjadi agen pemadam api arus perdana. Walau bagaimanapun, aerosol yang dipilih harus mematuhi peraturan PBB dan undang-undang dan peraturan tempatan, dan pensijilan produk nasional tempatan diperlukan. Walau bagaimanapun, aerosol tidak mempunyai keupayaan penyejukan, dan semasa penggunaannya, suhu bateri kekal agak tinggi. Selepas ejen pemadam api berhenti dilepaskan, bateri terdedah kepada penyalaan semula.

Keberkesanan Alat Pemadam Api

Makmal Utama Sains Kebakaran Negeri di Universiti Sains dan Teknologi China menjalankan kajian membandingkan kesan pemadaman api serbuk kering ABC, heptafluoropropane, air, perfluorohexane, dan alat pemadam api CO2 pada bateri lithium-ion 38A.

Perbandingan Proses Pemadaman Api

Serbuk kering ABC, heptafluoropropane, air, dan perfluoroheksana semuanya boleh memadamkan kebakaran bateri dengan cepat tanpa dinyalakan semula. Walau bagaimanapun, alat pemadam api CO2 tidak dapat memadamkan kebakaran bateri dengan berkesan dan boleh menyebabkan penyalaan semula.

Perbandingan Keputusan Pemadaman Kebakaran

Selepas pelarian haba, tingkah laku bateri litium di bawah tindakan alat pemadam api boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga peringkat: peringkat penyejukan, peringkat kenaikan suhu yang cepat, dan peringkat penurunan suhu perlahan.

Peringkat pertamaialah peringkat penyejukan, di mana suhu permukaan bateri berkurangan selepas alat pemadam api dilepaskan. Ini terutamanya disebabkan oleh dua sebab:

• Pembuangan bateri: Sebelum pelepasan haba bateri litium-ion, sejumlah besar alkana dan gas CO2 terkumpul di dalam bateri. Apabila bateri mencapai had tekanannya, injap keselamatan terbuka, melepaskan gas tekanan tinggi. Gas ini membawa bahan aktif di dalam bateri sambil juga memberikan beberapa kesan penyejukan kepada bateri.
• Kesan alat pemadam api: Kesan penyejukan alat pemadam api terutamanya berasal dari dua bahagian: penyerapan haba semasa perubahan fasa dan kesan pengasingan kimia. Perubahan fasa penyerapan haba secara langsung mengeluarkan haba yang dihasilkan oleh bateri, manakala kesan pengasingan kimia secara tidak langsung mengurangkan penjanaan haba dengan mengganggu tindak balas kimia. Air mempunyai kesan penyejukan yang paling ketara kerana kapasiti haba tentu yang tinggi, membolehkan ia menyerap sejumlah besar haba dengan cepat. Perfluorohexane mengikuti, manakala serbuk kering HFC-227ea, CO2, dan ABC tidak menunjukkan kesan penyejukan yang ketara, yang berkaitan dengan sifat dan mekanisme alat pemadam api.

Peringkat kedua ialah peringkat kenaikan suhu yang cepat, di mana suhu bateri meningkat dengan cepat daripada nilai minimumnya ke puncaknya. Memandangkan alat pemadam api tidak dapat menghentikan sepenuhnya tindak balas penguraian di dalam bateri, dan kebanyakan alat pemadam api mempunyai kesan penyejukan yang lemah, suhu bateri menunjukkan arah aliran menaik yang hampir menegak untuk alat pemadam api yang berbeza. Dalam tempoh yang singkat, suhu bateri meningkat ke puncaknya.

Pada peringkat ini, terdapat perbezaan yang ketara dalam keberkesanan alat pemadam api yang berbeza dalam menghalang kenaikan suhu bateri. Keberkesanan dalam tertib menurun ialah air > perfluoroheksana > HFC-227ea > serbuk kering ABC > CO2. Apabila suhu bateri meningkat dengan perlahan, ia memberikan lebih banyak masa tindak balas untuk amaran kebakaran bateri dan lebih banyak masa tindak balas untuk pengendali.

Kesimpulan

1. CO2: Alat pemadam api seperti CO2, yang bertindak terutamanya melalui sesak nafas dan pengasingan, mempunyai kesan perencatan yang lemah pada kebakaran bateri. Dalam kajian ini, fenomena nyalaan semula yang teruk berlaku dengan CO2, menjadikannya tidak sesuai untuk kebakaran bateri litium.
2. Serbuk Kering ABC / HFC-227ea: Serbuk kering ABC dan alat pemadam api HFC-227ea, yang bertindak terutamanya melalui pengasingan dan penindasan kimia, boleh menghalang sebahagian tindak balas rantai di dalam bateri sedikit sebanyak. Ia mempunyai kesan yang lebih baik sedikit daripada CO2, tetapi kerana ia tidak mempunyai kesan penyejukan dan tidak dapat menyekat sepenuhnya tindak balas dalaman dalam bateri, suhu bateri masih meningkat dengan cepat selepas alat pemadam api dilepaskan.
3. Perfluorohexane: Perfluorohexane bukan sahaja menyekat tindak balas bateri dalaman tetapi juga menyerap haba melalui pengewapan. Oleh itu, kesan perencatannya terhadap kebakaran bateri adalah jauh lebih baik daripada alat pemadam api yang lain.
4. Air: Di antara semua alat pemadam api, air mempunyai kesan pemadaman api yang paling jelas. Ini terutamanya kerana air mempunyai kapasiti haba tentu yang besar, membolehkannya menyerap sejumlah besar haba dengan cepat. Ini menyejukkan bahan aktif yang tidak bertindak balas di dalam bateri, dengan itu menghalang kenaikan suhu selanjutnya. Walau bagaimanapun, air menyebabkan kerosakan ketara pada bateri dan tidak mempunyai kesan penebat, jadi penggunaannya harus sangat berhati-hati.

Apa yang Harus Kita Pilih?

Kami telah meninjau sistem perlindungan kebakaran yang digunakan oleh beberapa pengeluar sistem storan tenaga pada masa ini di pasaran, terutamanya menggunakan penyelesaian pemadam kebakaran berikut:

• Perfluorohexane + Air
• Aerosol + Air

Ia boleh dilihat bahawaagen pemadam api sinergistik adalah trend arus perdana bagi pengeluar bateri litium. Mengambil Perfluorohexane + Air sebagai contoh, Perfluorohexane boleh memadamkan api terbuka dengan cepat, memudahkan sentuhan kabus air halus dengan bateri, manakala kabus air halus boleh menyejukkannya dengan berkesan. Operasi koperasi mempunyai kesan pemadam api dan penyejukan yang lebih baik berbanding dengan menggunakan satu agen pemadam api. Pada masa ini, Peraturan Bateri Baharu EU memerlukan label bateri masa hadapan untuk memasukkan agen pemadam api yang tersedia. Pengilang juga perlu memilih agen pemadam api yang sesuai berdasarkan produk, peraturan tempatan dan keberkesanan mereka.