La sekureco de litiaj kuirilaroj ĉiam estis zorgo en la industrio. Pro ilia speciala materiala strukturo kaj kompleksa operacia medio, post kiam fajra akcidento okazas, ĝi kaŭzos ekipaĵdamaĝon, posedaĵperdon, kaj eĉ viktimojn. Post kiam okazas fajro de litio-baterio, la forigo estas malfacila, daŭras longan tempon kaj ofte implikas la generacion de granda kvanto da toksaj gasoj. Sekve, ĝustatempa fajroestingado povas efike kontroli la disvastiĝon de la fajro, eviti ampleksan bruladon kaj provizi pli da tempo por ke personaro eskapu.

Dum la termika senbrida procezo de litiojonaj kuirilaroj ofte okazas fumo, fajro kaj eĉ eksplodo. Sekve, kontroli la termikan forkuriĝon kaj disvastigproblemon fariĝis la ĉefa defio alfrontata de litiobaterioproduktoj en la procezo de uzo. Elekti la ĝustan fajroestingantan teknologion povas malhelpi la pluan disvastiĝon de bateria termika forkuro, kio estas de granda signifo por subpremi fajron.

Ĉi tiu artikolo prezentos la ĉefajn fajroestingilojn kaj estingilojn nuntempe disponeblajn sur la merkato, kaj analizos la avantaĝojn kaj malavantaĝojn de malsamaj specoj de fajroestingiloj.

Tipoj de Fajro-Estingiloj

Nuntempe, la fajroestingiloj sur la merkato estas plejparte dividitaj en gasaj fajroestingiloj, akvobazitaj fajroestingiloj, aerosolaj fajroestingiloj kaj sekaj pulvoraj fajroestingiloj. Malsupre estas enkonduko al la kodoj kaj karakterizaĵoj de ĉiu speco de fajroestingilo.

Perfluoroheksano: Perfluorohexane estis listigita en la PFAS-inventaro de la OECD kaj la Usona EPA. Sekve, la uzo de perfluorohexane kiel fajroestingilo devas observi lokajn leĝojn kaj regularojn kaj komuniki kun mediaj reguligaj agentejoj. Ĉar la produktoj de perfluorohexano en termika putriĝo estas forcej-efikaj gasoj, ĝi ne taŭgas por longdaŭra, granddoza, daŭra ŝprucado. Oni rekomendas uzi ĝin en kombinaĵo kun akvoŝpruciga sistemo.

Trifluorometano:Trifluoromethane-agentoj estas nur produktitaj de kelkaj produktantoj, kaj ekzistas neniuj specifaj naciaj normoj reguligantaj ĉi tiun specon de fajroestingilo. La kosto de bontenado estas alta, do ĝia uzo ne estas rekomendita.

Heksafluoropropano:Ĉi tiu estinga agento estas ema difekti aparatojn aŭ ekipaĵojn dum uzo, kaj ĝia Tutmonda Varmiga Potencialo (GWP) estas relative alta. Tial heksafluoropropano nur povas esti uzata kiel transira fajroestingilo.

Heptafluoropropano:Pro la forceja efiko, ĝi estas iom post iom limigita de diversaj landoj kaj alfrontos eliminon. Nuntempe, heptafluoropropanagentoj estis nuligitaj, kio kondukos al problemoj en replenigo de ekzistantaj heptafluoropropansistemoj dum prizorgado. Tial, ĝia uzo ne estas rekomendita.

Inerta Gaso:Inkluzive de IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, inter kiuj IG 541 estas pli vaste uzata kaj estas internacie rekonita kiel verda kaj ekologie amika fajroestingilo. Tamen, ĝi havas la malavantaĝojn de alta konstrukosto, alta postulo je gasboteloj kaj granda spacokupado.

Akvobazita Agento:Bonaj akvaj nebulaj fajroestingiloj estas vaste uzataj, kaj ili havas la plej bonan malvarmigan efikon. Ĉi tio estas ĉefe ĉar akvo havas grandan specifan varmokapaciton, kiu povas rapide sorbi grandan kvanton da varmo, malvarmigante la nereagajn aktivajn substancojn ene de la kuirilaro kaj tiel malhelpante plian temperaturaltiĝon. Tamen, akvo kaŭzas gravan damaĝon al baterioj kaj ne izolas, kondukante al bateriaj kurtaj cirkvitoj.

Aerosolo:Pro ĝia media amikeco, netokseco, malalta kosto kaj facila prizorgado, aerosolo fariĝis la ĉefa fajroestingilo. Tamen, la elektita aerosolo devas observi UN-regularojn kaj lokajn leĝojn kaj regularojn, kaj loka nacia produkto-atestilo estas postulata. Tamen, al aerosoloj mankas malvarmigokapabloj, kaj dum sia aplikado, la bateriotemperaturo restas relative alta. Post kiam la fajroestinganta agento ĉesas liberiĝi, la baterio emas reŝalti.

Efikeco de Fajro-Estingiloj

La Ŝtata Ŝlosila Laboratorio pri Fajra Scienco ĉe la Universitato de Scienco kaj Teknologio de Ĉinio faris studon komparante la fajroestingajn efikojn de ABC seka pulvoro, heptafluoropropano, akvo, perfluorohexano, kaj CO2 fajroestingiloj sur 38A litio-jona baterio.

Fajro-Estinga Procezo Komparo

ABC seka pulvoro, heptafluoropropano, akvo kaj perfluorohexane povas ĉiuj rapide estingi bateriajn fajrojn sen reŝaltado. Tamen, CO2 fajroestingiloj ne povas efike estingi bateriaj fajroj kaj povas kaŭzi reŝalti.

Komparo de Fajro-Supremado-Rezultoj

Post termika forkuro, la konduto de litio-kuirilaroj sub la ago de fajroestingiloj povas esti malglate dividita en tri stadiojn: la malvarmiga etapo, la stadio de rapida temperaturaltiĝo kaj la stadio de malrapida temperaturmalkresko.

La unua etapoestas la malvarmiga stadio, kie la temperaturo de la bateriosurfaco malpliiĝas post kiam la fajroestingilo estas liberigita. Ĉi tio estas ĉefe pro du kialoj:

• Baterio-elfluo: Antaŭ la termika forkuro de litio-jonaj baterioj, granda kvanto da alkanoj kaj CO2-gaso akumuliĝas ene de la baterio. Kiam la baterio atingas sian preman limon, la sekureca valvo malfermiĝas, liberigante altpreman gason. Ĉi tiu gaso efektivigas la aktivajn substancojn ene de la kuirilaro dum ankaŭ provizas iom da malvarmiga efiko al la kuirilaro.
• Efiko de la fajroestingilo: La malvarmiga efiko de la fajroestingilo ĉefe devenas de du partoj: la varmosorbado dum faza ŝanĝo kaj la kemia izolefiko. Fazŝanĝa varmosorbado rekte forigas la varmecon generitan de la baterio, dum la kemia izolefiko nerekte reduktas varmogeneradon interrompante kemiajn reakciojn. Akvo havas la plej signifan malvarmigan efikon pro sia alta specifa varmokapacito, permesante al ĝi absorbi grandan kvanton da varmo rapide. Perfluorohexane sekvas, dum HFC-227ea, CO2 kaj ABC seka pulvoro ne montras signifajn malvarmigajn efikojn, kiuj rilatas al la naturo kaj mekanismo de la fajroestingiloj.

La dua etapo estas la rapida temperaturaltiĝostadio, kie la bateriotemperaturo rapide altiĝas de sia minimuma valoro ĝis sia pinto. Ĉar fajroestingiloj ne povas tute ĉesigi la putriĝantan reagon ene de la baterio, kaj plej multaj fajroestingiloj havas malbonajn malvarmigajn efikojn, la temperaturo de la baterio montras preskaŭ vertikalan suprenan tendencon por malsamaj fajroestingiloj. En mallonga periodo, la temperaturo de la baterio altiĝas al sia pinto.

En ĉi tiu etapo, estas grava diferenco en la efikeco de malsamaj fajroestingiloj en malhelpado de la pliiĝo de bateriotemperaturo. La efikeco en malkreskanta ordo estas akvo > perfluorohexane > HFC-227ea > ABC seka pulvoro > CO2. Kiam la bateriotemperaturo malrapide altiĝas, ĝi provizas pli da responda tempo por bateria fajra averto kaj pli da reagtempo por funkciigistoj.

Konkludo

1. CO2: Fajroestingiloj kiel CO2, kiuj ĉefe agas per sufokado kaj izoliteco, havas malbonajn inhibiciajn efikojn sur bateriaj fajroj. En ĉi tiu studo, severaj reŝaltiĝaj fenomenoj okazis kun CO2, igante ĝin maltaŭga por litiobateriofajroj.
2. ABC Dry Powder / HFC-227ea: ABC seka pulvoro kaj HFC-227ea fajroestingiloj, kiuj ĉefe agas per izolado kaj kemia subpremado, povas parte malhelpi la ĉenajn reagojn ene de la kuirilaro iagrade. Ili havas iomete pli bonan efikon ol CO2, sed ĉar al ili mankas malvarmigaj efikoj kaj ne povas tute bloki internajn reagojn en la baterio, la temperaturo de la baterio ankoraŭ rapide altiĝas post kiam la fajroestingilo estas liberigita.
3. Perfluorohexane: Perfluorohexane ne nur blokas internajn bateriajn reagojn sed ankaŭ sorbas varmegon per vaporiĝo. Tial ĝia inhibicia efiko al bateriaj fajroj estas signife pli bona ol aliaj fajroestingiloj.
4. Akvo: Inter ĉiuj fajroestingiloj, akvo havas la plej evidentan fajroestingigan efikon. Ĉi tio estas ĉefe ĉar akvo havas grandan specifan varmokapaciton, permesante al ĝi rapide sorbi grandan kvanton da varmo. Ĉi tio malvarmigas la nereagajn aktivajn substancojn ene de la kuirilaro, tiel malhelpante plian temperaturaltiĝon. Tamen, akvo kaŭzas gravan damaĝon al kuirilaroj kaj havas neniun izolan efikon, do ĝia uzo estu ege singarda.

Kion Ni Elektu?

Ni enketis la fajroprotektajn sistemojn uzatajn de pluraj fabrikantoj de energi-stokaj sistemoj nuntempe sur la merkato, ĉefe uzante la jenajn fajroestingajn solvojn:

• Perfluorohexano + Akvo
• Aerosolo + Akvo

Oni povas vidi tionsinergiaj fajroestingantaj agentoj estas la ĉefa tendenco por fabrikantoj de litio-baterio. Prenante Perfluorohexane + Akvon kiel ekzemplon, Perfluorohexane povas rapide estingi malfermajn flamojn, faciligante la kontakton de fajna akvonebulo kun la baterio, dum fajna akvonebulo povas efike malvarmigi ĝin. Koopera operacio havas pli bonajn fajroestingadon kaj malvarmigajn efikojn kompare al uzado de ununura fajroestingilo. Nuntempe, la Nova Regularo pri Bateria de EU postulas, ke estontaj bateriaj etikedoj inkluzivas disponeblajn fajroestingajn agentojn. Fabrikistoj ankaŭ devas elekti la taŭgan fajroestingilon laŭ siaj produktoj, lokaj regularoj kaj efikeco.