Öryggi litíum rafhlöður hefur alltaf verið áhyggjuefni í greininni. Vegna sérstakrar efnisuppbyggingar þeirra og flókins rekstrarumhverfis, þegar eldslys verður, mun það valda skemmdum á búnaði, eignatjóni og jafnvel manntjóni. Eftir að eldur í litíum rafhlöðu kemur upp er förgunin erfið, tekur langan tíma og oft myndast mikið magn af eitruðum lofttegundum. Tímabært slökkvistarf getur því stjórnað útbreiðslu eldsins á áhrifaríkan hátt, forðast mikla bruna og veitt starfsfólki meiri tíma til að flýja.

Meðan á hitauppstreymi litíum-rafhlöðu stendur, kemur oft fram reykur, eldur og jafnvel sprenging. Þess vegna hefur stjórn á hitauppstreymi og dreifingarvandamálum orðið helsta áskorunin sem litíum rafhlöður standa frammi fyrir í notkunarferlinu. Að velja rétta slökkvitækni getur komið í veg fyrir frekari útbreiðslu hitauppstreymis rafgeyma, sem hefur mikla þýðingu til að bæla eld.

Þessi grein mun kynna almenna slökkvitæki og slökkvibúnað sem nú eru til á markaðnum og greina kosti og galla mismunandi tegunda slökkvitækja.

Tegundir slökkvitækja

Eins og er eru slökkvitækin á markaðnum aðallega skipt í gasslökkvitæki, vatnsslökkvitæki, úðaslökkvitæki og þurrduftslökkvitæki. Hér að neðan er kynning á kóða og eiginleikum hverrar tegundar slökkvitækja.

Perflúorhexan: Perflúorhexan hefur verið skráð í PFAS skrá OECD og bandarísku EPA. Þess vegna ætti notkun perflúorhexan sem slökkviefni að vera í samræmi við staðbundin lög og reglur og hafa samskipti við umhverfiseftirlitsstofnanir. Þar sem afurðir perflúorhexans í varma niðurbroti eru gróðurhúsalofttegundir, hentar það ekki fyrir langtíma, stóra skammta, samfellda úða. Mælt er með því að nota það ásamt vatnsúðakerfi.

Tríflúormetan:Tríflúormetanefni eru aðeins framleidd af fáum framleiðendum og það eru engir sérstakir innlendir staðlar sem stjórna þessari tegund slökkviefna. Viðhaldskostnaðurinn er hár, svo ekki er mælt með notkun þess.

Hexaflúorprópan:Þetta slökkviefni er hætt við að skemma tæki eða búnað við notkun og hnattræn hlýnunargeta (GWP) hans er tiltölulega mikil. Þess vegna er aðeins hægt að nota hexaflúorprópan sem bráðabirgðaslökkviefni.

Heptaflúorprópan:Vegna gróðurhúsaáhrifa er það smám saman að takmarkast af ýmsum löndum og mun verða útrýmt. Eins og er, hefur verið hætt að nota heptafluoropropane lyf, sem mun leiða til vandamála við að fylla á núverandi heptafluoropropane kerfi meðan á viðhaldi stendur. Þess vegna er ekki mælt með notkun þess.

Óvirkt gas:Þar á meðal IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, þar á meðal er IG 541 meira notað og er alþjóðlega viðurkennt sem grænt og umhverfisvænt slökkviefni. Hins vegar hefur það ókostina af háum byggingarkostnaði, mikilli eftirspurn eftir gaskútum og miklu plássi.

Vatnsmiðað efni:Fínn vatnsúða slökkvitæki eru mikið notuð og þau hafa bestu kælandi áhrif. Þetta er aðallega vegna þess að vatn hefur mikla sérvarmagetu, sem getur fljótt tekið upp mikið magn af hita, kælt óhvarfað virku efni inni í rafhlöðunni og hindrað þannig frekari hitahækkun. Hins vegar veldur vatn verulegum skemmdum á rafhlöðum og er ekki einangrandi, sem leiðir til skammhlaups rafhlöðunnar.

úðabrúsa:Vegna umhverfisvænni þess, eiturhrifa, lágs kostnaðar og auðvelt viðhalds, hefur úðabrúsa orðið almennt slökkviefni. Hins vegar ætti valið úðabrúsa að vera í samræmi við reglugerðir Sameinuðu þjóðanna og staðbundin lög og reglugerðir, og staðbundin landsbundin vöruvottun er krafist. Hins vegar skortir úðabrúsa kælihæfileika og meðan á notkun þeirra stendur er hitastig rafhlöðunnar tiltölulega hátt. Eftir að slökkviefnið hættir að losa sig er hætta á að rafhlaðan kvikni aftur.

Virkni slökkviefna

State Key Laboratory of Fire Science við Vísinda- og tækniháskólann í Kína gerði rannsókn þar sem borin voru saman slökkviáhrif ABC þurrdufts, heptaflúorprópans, vatns, perflúorhexan og CO2 slökkviefna á 38A litíumjónarafhlöðu.

Samanburður á slökkviferli

ABC þurrduft, heptaflúorprópan, vatn og perflúorhexan geta allir fljótt slökkt rafhlöðuelda án endurkveikju. Hins vegar geta CO2 slökkvitæki ekki slökkt á áhrifaríkan hátt eld í rafhlöðum og geta valdið endurkveikju.

Samanburður á niðurstöðum brunavarna

Eftir hitauppstreymi er hægt að skipta hegðun litíumrafhlöðu undir áhrifum slökkviefna í grófum dráttum í þrjú stig: kælistig, stig hröðrar hitahækkunar og stig hægfara hitafalls.

Fyrsta stigiðer kælistigið, þar sem hitastig rafhlöðunnar lækkar eftir að slökkviefnið er sleppt. Þetta stafar aðallega af tveimur ástæðum:

• Loftræsting fyrir rafhlöðu: Áður en litíumjónarafhlöður fara í hitauppstreymi safnast mikið magn af alkanum og CO2 gasi inn í rafhlöðuna. Þegar rafhlaðan nær þrýstingsmörkum sínum opnast öryggisventillinn og losar háþrýstigas. Þetta gas flytur virku efnin inni í rafhlöðunni á meðan það veitir rafhlöðunni nokkur kælandi áhrif.
• Áhrif slökkviefnisins: Kæliáhrif slökkviefnisins koma aðallega frá tveimur hlutum: hitaupptöku við fasaskipti og efnaeinangrunaráhrif. Fasabreytingarhitaupptaka fjarlægir beint hita sem myndast af rafhlöðunni, en efnaeinangrunaráhrifin draga óbeint úr hitamyndun með því að trufla efnahvörf. Vatn hefur mikilvægustu kæliáhrifin vegna mikillar sérvarmagetu þess, sem gerir því kleift að gleypa mikið magn af hita hratt. Perflúorhexan kemur á eftir, en HFC-227ea, CO2 og ABC þurrduft sýna ekki marktæk kæliáhrif, sem tengist eðli og verkun slökkviefna.

Annað stig er hröð hitastigshækkunarstig, þar sem hitastig rafhlöðunnar hækkar hratt úr lágmarksgildi í hámark. Þar sem slökkviefni geta ekki stöðvað niðurbrotsviðbrögðin inni í rafhlöðunni að fullu og flest slökkviefni hafa léleg kæliáhrif, sýnir hitastig rafhlöðunnar næstum lóðrétta hækkun fyrir mismunandi slökkviefni. Á stuttum tíma hækkar hitastig rafhlöðunnar í hámarki.

Á þessu stigi er verulegur munur á virkni mismunandi slökkviefna við að hindra hækkun á hitastigi rafhlöðunnar. Virknin í lækkandi röð er vatn > perflúorhexan > HFC-227ea > ABC þurrduft > CO2. Þegar hitastig rafhlöðunnar hækkar hægt, veitir það meiri viðbragðstíma fyrir viðvörun rafhlöðubruna og lengri viðbragðstíma fyrir rekstraraðila.

Niðurstaða

1. CO2: Slökkviefni eins og CO2, sem virka fyrst og fremst með köfnun og einangrun, hafa léleg hamlandi áhrif á rafhlöðuelda. Í þessari rannsókn komu alvarleg endurkveikjufyrirbæri fram með CO2, sem gerir það óhentugt fyrir eld í litíum rafhlöðum.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: ABC þurrduft og HFC-227ea slökkviefni, sem virka fyrst og fremst með einangrun og efnabælingu, geta að einhverju leyti hamlað keðjuverkunum inni í rafhlöðunni. Þeir hafa aðeins betri áhrif en CO2, en þar sem þeir skortir kæliáhrif og geta ekki alveg lokað innri viðbrögðum í rafhlöðunni, hækkar hiti rafhlöðunnar samt hratt eftir að slökkviefnið losnar.
3. Perflúorhexan: Perflúorhexan hindrar ekki aðeins innri rafhlöðuviðbrögð heldur gleypir einnig hita með uppgufun. Því eru hamlandi áhrif þess á rafhlöðuelda verulega betri en önnur slökkviefni.
4. Vatn: Meðal allra slökkviefna hefur vatn augljósustu slökkviáhrifin. Þetta er aðallega vegna þess að vatn hefur mikla sértæka hitagetu, sem gerir því kleift að taka hratt upp mikið magn af hita. Þetta kælir niður óhvarfað virku efni inni í rafhlöðunni og hindrar þannig frekari hitahækkun. Hins vegar veldur vatn verulegum skemmdum á rafhlöðum og hefur engin einangrunaráhrif, þannig að notkun þess ætti að vera mjög varkár.

Hvað eigum við að velja?

Við höfum kannað brunavarnarkerfin sem notuð eru af nokkrum framleiðendum orkugeymslukerfa sem eru á markaðnum, aðallega með eftirfarandi slökkvilausnum:

• Perflúorhexan + vatn
• úðabrúsa + vatn

Það má sjá þaðsamverkandi slökkviefni eru almenn stefna hjá framleiðendum litíum rafhlöðu. Með því að taka Perflúorhexan + Vatn sem dæmi, getur Perflúorhexan fljótt slökkt opinn eld, sem auðveldar snertingu fíns vatnsúða við rafhlöðuna, en fínn vatnsúði getur í raun kælt hana niður. Samvinnurekstur hefur betri slökkvi- og kæliáhrif samanborið við að nota eitt slökkviefni. Eins og er krefst nýrrar rafhlöðureglugerðar ESB í framtíðinni að rafhlöðumerkingar innihaldi tiltæk slökkviefni. Framleiðendur þurfa einnig að velja viðeigandi slökkviefni miðað við vörur þeirra, staðbundnar reglur og virkni.