Литий батареяларының қауіпсіздігі әрқашан салада алаңдаушылық туғызды. Арнайы материалдық құрылымы мен күрделі жұмыс ортасына байланысты өрт оқиғасы орын алған кезде ол жабдықтың зақымдалуына, мүліктің жоғалуына және тіпті адам шығынына әкеледі. Литий батареясы өртенгеннен кейін кәдеге жарату қиын, ұзақ уақыт алады және көбінесе улы газдардың көп мөлшерін тудырады. Сондықтан, өртті уақтылы сөндіру өрттің таралуын тиімді бақылауға, кең көлемде жануды болдырмайды және қызметкерлердің қашып кетуіне көбірек уақыт береді.

Литий-иондық батареялардың термиялық қашу процесі кезінде түтін, өрт және тіпті жарылыс жиі орын алады. Сондықтан, литий батареялары өнімдерінің пайдалану процесінде кездесетін негізгі қиындыққа термиялық қашу және диффузия мәселесін бақылау болды. Өрт сөндірудің дұрыс технологиясын таңдау батареяның термиялық қашуының одан әрі таралуын болдырмайды, бұл өрттің шығуын басу үшін өте маңызды.

Бұл мақалада қазіргі уақытта нарықта бар негізгі өрт сөндіргіштер мен сөндіру механизмдері таныстырылады және өрт сөндіргіштердің әртүрлі түрлерінің артықшылықтары мен кемшіліктері талданады.

Өрт сөндіргіштердің түрлері

Қазіргі уақытта нарықтағы өрт сөндіргіштер негізінен газды өрт сөндіргіштерге, су негізіндегі өрт сөндіргіштерге, аэрозольді өрт сөндіргіштерге және құрғақ ұнтақты өрт сөндіргіштерге бөлінеді. Төменде өрт сөндіргіштердің әрбір түрінің кодтары мен сипаттамаларына кіріспе берілген.

Перфторгексан: Перфторгексан ЭЫДҰ және АҚШ-тың EPA PFAS тізіміне енгізілген. Сондықтан перфторгександы өрт сөндіргіш ретінде пайдалану жергілікті заңдар мен ережелерге сәйкес болуы және қоршаған ортаны қорғауды реттеуші органдармен байланысуы керек. Перфторгексанның термиялық ыдыраудағы өнімдері парниктік газдар болғандықтан, ұзақ уақыт, үлкен дозада, үздіксіз бүркуге жарамайды. Оны су бүрку жүйесімен бірге пайдалану ұсынылады.

Трифторметан:Трифторметан агенттерін тек бірнеше өндірушілер шығарады және өрт сөндіргіштің бұл түрін реттейтін арнайы ұлттық стандарттар жоқ. Техникалық қызмет көрсету құны жоғары, сондықтан оны пайдалану ұсынылмайды.

Гексафторопропан:Бұл өрт сөндіргіш құрал пайдалану кезінде құрылғыларды немесе жабдықты зақымдауға бейім және оның жаһандық жылыну әлеуеті (GWP) салыстырмалы түрде жоғары. Сондықтан гексафторопропанды тек өтпелі өрт сөндіргіш ретінде пайдалануға болады.

Гептафторпропан:Парниктік әсерге байланысты оны әртүрлі елдер біртіндеп шектейді және жойылады. Қазіргі уақытта гептафторпропан агенттері тоқтатылды, бұл техникалық қызмет көрсету кезінде қолданыстағы гептафторпропан жүйелерін толтыру кезінде қиындықтарға әкеледі. Сондықтан оны пайдалану ұсынылмайды.

Инертті газ:Соның ішінде IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, олардың ішінде IG 541 кеңірек қолданылады және халықаралық деңгейде жасыл және экологиялық таза өрт сөндіргіш ретінде танылған. Дегенмен, оның құрылыс құнының жоғарылығы, газ баллондарына сұраныстың жоғары болуы және кеңістікті көп пайдалану сияқты кемшіліктері бар.

Су негізіндегі агент:Жұқа су тұманды өрт сөндіргіштер кеңінен қолданылады және олар ең жақсы салқындату әсеріне ие. Бұл негізінен судың үлкен меншікті жылу сыйымдылығына ие болғандықтан, ол жылуды тез сіңіре алады, батареяның ішіндегі реакцияға түспеген белсенді заттарды салқындатады және осылайша температураның одан әрі көтерілуін тежейді. Дегенмен, су батареяларға айтарлықтай зиян келтіреді және оқшауламайды, бұл батареяның қысқа тұйықталуына әкеледі.

Аэрозоль:Қоршаған ортаға зиянсыздығы, улы еместігі, арзан құны және техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы арқасында аэрозоль негізгі өрт сөндіру агентіне айналды. Дегенмен, таңдалған аэрозоль БҰҰ ережелеріне және жергілікті заңдар мен ережелерге сәйкес болуы керек және жергілікті ұлттық өнімді сертификаттау қажет. Дегенмен, аэрозольдердің салқындату мүмкіндіктері жоқ және оларды қолдану кезінде батареяның температурасы салыстырмалы түрде жоғары болып қалады. Өрт сөндіргіш заттың шығуын тоқтатқаннан кейін батарея қайта тұтануға бейім болады.

Өрт сөндіру құралдарының тиімділігі

Қытай Ғылым және Технология университетінің Мемлекеттік негізгі өрт туралы ғылым зертханасы ABC құрғақ ұнтағы, гептафторпропан, су, перфторгексан және СО2 өрт сөндіргіштерінің 38А литий-ионды аккумулятордағы өрт сөндіру әсерін салыстыратын зерттеу жүргізді.

Өрт сөндіру процесін салыстыру

ABC құрғақ ұнтағы, гептафторопропан, су және перфторгексан батареяның өртін қайта тұтанбай тез өшіре алады. Дегенмен, СО2 өрт сөндіргіштері батареядағы өрттерді тиімді түрде сөндіре алмайды және қайта тұтануды тудыруы мүмкін.

Өртті сөндіру нәтижелерін салыстыру

Термиялық қашудан кейін өрт сөндіргіштердің әсерінен литий батареяларының әрекетін шамамен үш кезеңге бөлуге болады: салқындату кезеңі, температураның тез көтерілу кезеңі және температураның баяу төмендеуі кезеңі.

Бірінші кезеңөрт сөндіргіш шығарылғаннан кейін батарея бетінің температурасы төмендейтін салқындату кезеңі болып табылады. Бұл негізінен екі себепке байланысты:

• Батареяны желдету: литий-иондық батареялардың термиялық жойылуы алдында батареяның ішінде көп мөлшерде алкандар мен CO2 газы жиналады. Батарея қысымның шегіне жеткенде, қауіпсіздік клапаны ашылып, жоғары қысымды газды шығарады. Бұл газ батареяның ішіндегі белсенді заттарды өткізеді, сонымен қатар батареяны салқындату әсерін қамтамасыз етеді.
• Өрт сөндіргіштің әсері: Өрт сөндіргіштің салқындату әсері негізінен екі бөліктен туындайды: фазаның өзгеруі кезінде жылуды сіңіру және химиялық оқшаулау әсері. Фазаның өзгеруі жылуды сіңіру батарея шығаратын жылуды тікелей жояды, ал химиялық оқшаулау әсері химиялық реакцияларды үзу арқылы жылу түзілуін жанама түрде азайтады. Су үлкен жылуды тез сіңіруге мүмкіндік беретін жоғары меншікті жылу сыйымдылығына байланысты ең маңызды салқындату әсеріне ие. Содан кейін перфторгексан, ал HFC-227ea, CO2 және ABC құрғақ ұнтағы айтарлықтай салқындату әсерін көрсетпейді, бұл өрт сөндіргіштердің табиғаты мен механизміне байланысты.

Екінші кезең Температураның жылдам көтерілу сатысы, онда батарея температурасы өзінің ең төменгі мәнінен шыңына дейін тез көтеріледі. Өрт сөндіргіштер батареяның ішіндегі ыдырау реакциясын толығымен тоқтата алмайтындықтан және өрт сөндіргіштердің көпшілігінің салқындату әсері нашар болғандықтан, батареяның температурасы әртүрлі өрт сөндіргіштер үшін дерлік тік жоғарылау үрдісін көрсетеді. Қысқа мерзімде батареяның температурасы ең жоғары деңгейге дейін көтеріледі.

Бұл кезеңде батарея температурасының көтерілуін тежеудегі әртүрлі өрт сөндіргіштердің тиімділігінде айтарлықтай айырмашылық бар. Кему реті бойынша тиімділік: су > перфторгексан > HFC-227ea > ABC құрғақ ұнтағы > CO2. Батарея температурасы баяу көтерілгенде, ол батареяның өрт туралы ескертуіне көбірек жауап беру уақытын және операторлар үшін көбірек әрекет ету уақытын қамтамасыз етеді.

Қорытынды

1. СО2: негізінен тұншығу және оқшаулау арқылы әрекет ететін СО2 сияқты өрт сөндіргіштер батареяның өрттеріне нашар тежегіш әсер етеді. Бұл зерттеуде CO2-мен қатты жану құбылыстары орын алды, бұл оны литий батареяларының өрттеріне жарамсыз етеді.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: ABC құрғақ ұнтағы және HFC-227ea өрт сөндіргіштері, негізінен оқшаулау және химиялық басу арқылы әрекет етеді, батареяның ішіндегі тізбекті реакцияларды белгілі бір дәрежеде ішінара тежей алады. Олар CO2-ге қарағанда сәл жақсырақ әсерге ие, бірақ олар салқындату әсерлері жоқ және батареядағы ішкі реакцияларды толығымен блоктай алмайтындықтан, өрт сөндіргіш босатылғаннан кейін батареяның температурасы әлі де тез көтеріледі.
3. Перфторгексан: Перфторгексан батареяның ішкі реакцияларын блоктап қана қоймайды, сонымен қатар булану арқылы жылуды сіңіреді. Сондықтан оның аккумуляторлық өртке ингибиторлық әсері басқа өрт сөндіргіштерге қарағанда айтарлықтай жақсы.
4. Су: Барлық өрт сөндіргіштердің ішінде су ең айқын өрт сөндіру әсеріне ие. Бұл, ең алдымен, судың үлкен жылу сыйымдылығына ие болғандықтан, оған жылуды тез сіңіруге мүмкіндік береді. Бұл батареяның ішіндегі реакцияға түспеген белсенді заттарды салқындатады, осылайша температураның одан әрі көтерілуін тежейді. Дегенмен, су батареяларға айтарлықтай зиян келтіреді және оқшаулау әсерін тигізбейді, сондықтан оны пайдалану өте сақ болуы керек.

Біз нені таңдауымыз керек?

Біз қазіргі уақытта нарықтағы бірнеше энергия сақтау жүйесін өндірушілер пайдаланатын өртке қарсы жүйелерді зерттедік, ең алдымен келесі өрт сөндіру шешімдерін қолданамыз:

• Перфторгексан + су
• Аэрозоль + Су

Мұны көруге боладысинергетикалық өрт сөндіргіштер литий батареяларын өндірушілер үшін негізгі тренд болып табылады. Мысал ретінде Перфторгексан + Суды алсақ, перфторгексан ашық отты тез өшіріп, майда су тұманының батареямен жанасуын жеңілдетеді, ал жұқа су тұманы оны тиімді суытады. Бірлескен жұмыс бір өрт сөндіргіш агентті пайдаланумен салыстырғанда жақсырақ өрт сөндіру және салқындату әсерлеріне ие. Қазіргі уақытта ЕО-ның жаңа аккумуляторлық ережесі болашақ аккумулятор жапсырмаларында қол жетімді өрт сөндіргіш агенттердің болуын талап етеді. Өндірушілер сондай-ақ өз өнімдеріне, жергілікті ережелерге және тиімділікке негізделген сәйкес өрт сөндіргіш құралын таңдауы керек.