Ang kaligtasan ng mga baterya ng lithium ay palaging isang alalahanin sa industriya. Dahil sa kanilang espesyal na istraktura ng materyal at kumplikadong kapaligiran sa pagpapatakbo, sa sandaling mangyari ang isang aksidente sa sunog, magdudulot ito ng pagkasira ng kagamitan, pagkawala ng ari-arian, at maging ng mga kaswalti. Matapos maganap ang sunog sa baterya ng lithium, mahirap ang pagtatapon, tumatagal ng mahabang panahon, at kadalasang nagsasangkot ng pagbuo ng malaking halaga ng mga nakakalason na gas. Samakatuwid, ang napapanahong fire extinguishing ay maaaring epektibong makontrol ang pagkalat ng apoy, maiwasan ang malawakang pagkasunog, at magbigay ng mas maraming oras para sa mga tauhan upang makatakas.

Sa panahon ng thermal runaway na proseso ng mga baterya ng lithium-ion, madalas na nangyayari ang usok, sunog, at maging ang pagsabog. Samakatuwid, ang pagkontrol sa problema sa thermal runaway at diffusion ay naging pangunahing hamon na kinakaharap ng mga produktong lithium battery sa proseso ng paggamit. Ang pagpili ng tamang teknolohiya sa pamatay ng apoy ay maaaring maiwasan ang karagdagang pagkalat ng thermal runaway ng baterya, na may malaking kahalagahan para sa pagsugpo sa paglitaw ng sunog.

Ipakikilala ng artikulong ito ang mga pangunahing pamatay ng apoy at mga mekanismo ng pamatay na kasalukuyang magagamit sa merkado, at susuriin ang mga pakinabang at disadvantage ng iba't ibang uri ng mga pamatay ng apoy.

Mga Uri ng Fire Extinguisher

Sa kasalukuyan, ang mga fire extinguisher sa merkado ay pangunahing nahahati sa gas fire extinguisher, water-based fire extinguisher, aerosol fire extinguisher, at dry powder fire extinguisher. Nasa ibaba ang isang panimula sa mga code at katangian ng bawat uri ng fire extinguisher.

Perfluorohexane: Ang Perfluorohexane ay nakalista sa imbentaryo ng PFAS ng OECD at ng US EPA. Samakatuwid, ang paggamit ng perfluorohexane bilang isang ahente ng pamatay ng sunog ay dapat sumunod sa mga lokal na batas at regulasyon at makipag-ugnayan sa mga ahensya ng regulasyon sa kapaligiran. Dahil ang mga produkto ng perfluorohexane sa thermal decomposition ay mga greenhouse gas, hindi ito angkop para sa pangmatagalan, malaking dosis, tuluy-tuloy na pag-spray. Inirerekomenda na gamitin ito sa kumbinasyon ng isang sistema ng pag-spray ng tubig.

Trifluoromethane:Ang mga ahente ng trifluoromethane ay ginawa lamang ng ilang mga tagagawa, at walang mga tiyak na pambansang pamantayan na kumokontrol sa ganitong uri ng ahente ng pamatay ng apoy. Mataas ang gastos sa pagpapanatili, kaya hindi inirerekomenda ang paggamit nito.

Hexafluoropropane:Ang extinguishing agent na ito ay madaling makapinsala sa mga device o kagamitan habang ginagamit, at ang Global Warming Potential (GWP) nito ay medyo mataas. Samakatuwid, ang hexafluoropropane ay maaari lamang gamitin bilang isang transitional fire extinguishing agent.

Heptafluoropropane:Dahil sa greenhouse effect, unti-unti itong pinaghihigpitan ng iba't ibang bansa at haharap sa elimination. Sa kasalukuyan, ang mga ahente ng heptafluoropropane ay hindi na ipinagpatuloy, na hahantong sa mga problema sa muling pagpuno ng mga umiiral na sistema ng heptafluoropropane sa panahon ng pagpapanatili. Samakatuwid, ang paggamit nito ay hindi inirerekomenda.

Inert Gas:Kabilang ang IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, kung saan ang IG 541 ay mas malawak na ginagamit at kinikilala sa buong mundo bilang isang green at environment friendly na fire extinguishing agent. Gayunpaman, mayroon itong mga disadvantages ng mataas na gastos sa pagtatayo, mataas na demand para sa mga silindro ng gas, at malaking trabaho sa espasyo.

Ahente na Nakabatay sa Tubig:Malawakang ginagamit ang mga fine water mist fire extinguisher, at mayroon silang pinakamahusay na epekto sa paglamig. Ito ay higit sa lahat dahil ang tubig ay may malaking tiyak na kapasidad ng init, na maaaring mabilis na sumipsip ng malaking halaga ng init, pinapalamig ang mga hindi gumagalaw na aktibong sangkap sa loob ng baterya at sa gayon ay humahadlang sa karagdagang pagtaas ng temperatura. Gayunpaman, ang tubig ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga baterya at hindi nakakabukod, na humahantong sa mga short circuit ng baterya.

Aerosol:Dahil sa pagiging friendly nito sa kapaligiran, hindi nakakalason, mura, at madaling pagpapanatili, ang aerosol ay naging pangunahing ahente ng pamatay ng apoy. Gayunpaman, ang napiling aerosol ay dapat sumunod sa mga regulasyon ng UN at mga lokal na batas at regulasyon, at kinakailangan ang lokal na pambansang sertipikasyon ng produkto. Gayunpaman, ang mga aerosol ay kulang sa mga kakayahan sa paglamig, at sa panahon ng kanilang aplikasyon, ang temperatura ng baterya ay nananatiling medyo mataas. Pagkatapos huminto sa paglabas ng fire extinguishing agent, ang baterya ay madaling mag-alab.

Ang pagiging epektibo ng mga Pamatay ng Apoy

Ang State Key Laboratory of Fire Science sa Unibersidad ng Agham at Teknolohiya ng China ay nagsagawa ng isang pag-aaral na naghahambing sa mga epekto ng pamatay ng apoy ng ABC dry powder, heptafluoropropane, tubig, perfluorohexane, at CO2 na mga pamatay ng apoy sa isang 38A lithium-ion na baterya.

Paghahambing ng Proseso ng Pagpatay ng Sunog

Ang ABC dry powder, heptafluoropropane, tubig, at perfluorohexane ay maaaring mabilis na mapatay ang mga apoy ng baterya nang walang muling pag-aapoy. Gayunpaman, ang mga CO2 fire extinguisher ay hindi maaaring epektibong mapatay ang sunog ng baterya at maaaring magdulot ng muling pag-aapoy.

Paghahambing ng mga Resulta ng Pagpigil sa Sunog

Pagkatapos ng thermal runaway, ang pag-uugali ng mga baterya ng lithium sa ilalim ng pagkilos ng mga fire extinguishant ay maaaring halos nahahati sa tatlong yugto: ang yugto ng paglamig, ang yugto ng mabilis na pagtaas ng temperatura, at ang yugto ng mabagal na pagbaba ng temperatura.

Ang unang yugtoay ang yugto ng paglamig, kung saan bumababa ang temperatura ng ibabaw ng baterya pagkatapos mailabas ang fire extinguishant. Pangunahing ito ay dahil sa dalawang dahilan:

• Battery venting: Bago ang thermal runaway ng mga lithium-ion na baterya, malaking halaga ng alkanes at CO2 gas ang naiipon sa loob ng baterya. Kapag naabot na ng baterya ang limitasyon ng presyon nito, bubukas ang safety valve, na naglalabas ng high-pressure na gas. Ang gas na ito ay nagdadala ng mga aktibong sangkap sa loob ng baterya habang nagbibigay din ng ilang epekto sa paglamig sa baterya.
• Epekto ng fire extinguishant: Ang cooling effect ng fire extinguishant ay pangunahing nagmumula sa dalawang bahagi: ang heat absorption sa panahon ng pagbabago ng phase at ang chemical isolation effect. Ang phase change heat absorption ay direktang nag-aalis ng init na nabuo ng baterya, habang ang chemical isolation effect ay hindi direktang binabawasan ang heat generation sa pamamagitan ng pag-abala sa mga kemikal na reaksyon. Ang tubig ay may pinakamahalagang epekto sa paglamig dahil sa mataas na tiyak na kapasidad ng init nito, na nagbibigay-daan sa mabilis na pagsipsip ng malaking halaga ng init. Ang Perfluorohexane ay sumusunod, habang ang HFC-227ea, CO2, at ABC dry powder ay hindi nagpapakita ng mga makabuluhang epekto sa paglamig, na nauugnay sa kalikasan at mekanismo ng mga pamatay ng apoy.

Ang ikalawang yugto ay ang yugto ng mabilis na pagtaas ng temperatura, kung saan mabilis na tumataas ang temperatura ng baterya mula sa pinakamababang halaga nito hanggang sa pinakamataas nito. Dahil hindi ganap na mapipigil ng mga fire extinguishant ang decomposition reaction sa loob ng baterya, at karamihan sa mga fire extinguishant ay may mahinang epekto sa paglamig, ang temperatura ng baterya ay nagpapakita ng halos patayong pataas na trend para sa iba't ibang fire extinguishant. Sa isang maikling panahon, ang temperatura ng baterya ay tumataas sa tuktok nito.

Sa yugtong ito, mayroong isang makabuluhang pagkakaiba sa pagiging epektibo ng iba't ibang mga pamatay ng apoy sa pagpigil sa pagtaas ng temperatura ng baterya. Ang pagiging epektibo sa pababang pagkakasunud-sunod ay tubig > perfluorohexane > HFC-227ea > ABC dry powder > CO2. Kapag dahan-dahang tumaas ang temperatura ng baterya, nagbibigay ito ng mas maraming oras ng pagtugon para sa babala sa sunog ng baterya at mas maraming oras ng reaksyon para sa mga operator.

Konklusyon

1. CO2: Ang mga pamatay ng apoy tulad ng CO2, na pangunahing kumikilos sa pamamagitan ng pagsuffocation at paghihiwalay, ay may hindi magandang epekto sa pagpigil sa sunog ng baterya. Sa pag-aaral na ito, naganap ang matinding reignition phenomena sa CO2, kaya hindi ito angkop para sa mga sunog sa baterya ng lithium.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: Ang ABC dry powder at HFC-227ea fire extinguishant, na pangunahing kumikilos sa pamamagitan ng paghihiwalay at pagsugpo ng kemikal, ay maaaring bahagyang humadlang sa mga chain reaction sa loob ng baterya sa ilang lawak. Ang mga ito ay may bahagyang mas mahusay na epekto kaysa sa CO2, ngunit dahil wala silang mga epekto sa paglamig at hindi ganap na mai-block ang mga panloob na reaksyon sa baterya, mabilis pa ring tumataas ang temperatura ng baterya pagkatapos mailabas ang fire extinguishant.
3. Perfluorohexane: Hindi lamang hinaharangan ng Perfluorohexane ang mga panloob na reaksyon ng baterya ngunit sumisipsip din ng init sa pamamagitan ng singaw. Samakatuwid, ang epekto ng pagbabawal nito sa mga sunog ng baterya ay higit na mas mahusay kaysa sa iba pang mga pamatay ng apoy.
4. Tubig: Sa lahat ng mga fire extinguishant, ang tubig ang may pinaka-halatang epekto sa pag-aalis ng apoy. Ito ay higit sa lahat dahil ang tubig ay may malaking tiyak na kapasidad ng init, na nagpapahintulot sa mabilis na pagsipsip ng malaking halaga ng init. Pinapalamig nito ang mga hindi gumagalaw na aktibong sangkap sa loob ng baterya, sa gayon ay humahadlang sa karagdagang pagtaas ng temperatura. Gayunpaman, ang tubig ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga baterya at walang epekto sa pagkakabukod, kaya ang paggamit nito ay dapat maging lubhang maingat.

Ano ang Dapat Natin Piliin?

Sinuri namin ang mga sistema ng proteksyon ng sunog na ginagamit ng ilang mga tagagawa ng sistema ng pag-iimbak ng enerhiya na kasalukuyang nasa merkado, pangunahin ang paggamit ng mga sumusunod na solusyon sa pamatay ng sunog:

• Perfluorohexane + Tubig
• Aerosol + Tubig

Ito ay makikita nasynergistic fire extinguishing agent ay ang pangunahing trend para sa mga tagagawa ng baterya ng lithium. Isinasaalang-alang ang Perfluorohexane + Water bilang isang halimbawa, ang Perfluorohexane ay maaaring mabilis na mapatay ang bukas na apoy, na pinapadali ang pagdikit ng fine water mist sa baterya, habang ang fine water mist ay maaaring epektibong palamig ito. Ang kooperatiba na operasyon ay may mas mahusay na fire extinguishing at cooling effect kumpara sa paggamit ng isang fire extinguishing agent. Sa kasalukuyan, ang Bagong Regulasyon ng Baterya ng EU ay nangangailangan ng mga label ng baterya sa hinaharap upang isama ang mga magagamit na ahente ng pamatay ng sunog. Kailangan ding piliin ng mga tagagawa ang naaangkop na ahente ng pamatay ng apoy batay sa kanilang mga produkto, lokal na regulasyon, at pagiging epektibo.