Mae diogelwch batris lithiwm bob amser wedi bod yn bryder yn y diwydiant. Oherwydd eu strwythur deunydd arbennig a'u hamgylchedd gweithredu cymhleth, unwaith y bydd damwain tân yn digwydd, bydd yn achosi difrod offer, colli eiddo, a hyd yn oed anafusion. Ar ôl i dân batri lithiwm ddigwydd, mae'r gwarediad yn anodd, yn cymryd amser hir, ac yn aml mae'n golygu cynhyrchu llawer iawn o nwyon gwenwynig. Felly, gall diffodd tân amserol reoli lledaeniad y tân yn effeithiol, osgoi llosgi helaeth, a darparu mwy o amser i bersonél ddianc.

Yn ystod y broses ffo thermol o batris lithiwm-ion, mwg, tân, a hyd yn oed ffrwydrad yn aml yn digwydd. Felly, mae rheoli'r broblem rhediad thermol a thrylediad wedi dod yn brif her a wynebir gan gynhyrchion batri lithiwm yn y broses o ddefnyddio. Gall dewis y dechnoleg diffodd tân gywir atal lledaeniad pellach rhediad thermol batri, sy'n arwyddocaol iawn ar gyfer atal tân rhag digwydd.

Bydd yr erthygl hon yn cyflwyno'r diffoddwyr tân prif ffrwd a'r mecanweithiau diffodd sydd ar gael ar y farchnad ar hyn o bryd, ac yn dadansoddi manteision ac anfanteision gwahanol fathau o ddiffoddwyr tân.

Mathau o Ddiffoddwyr Tân

Ar hyn o bryd, mae'r diffoddwyr tân ar y farchnad wedi'u rhannu'n bennaf yn ddiffoddwyr tân nwy, diffoddwyr tân dŵr, diffoddwyr tân aerosol, a diffoddwyr tân powdr sych. Isod mae cyflwyniad i godau a nodweddion pob math o ddiffoddwr tân.

Perfluorohexane: Mae perfluorohexane wedi'i restru yn rhestr eiddo PFAS yr OECD ac EPA yr UD. Felly, dylai'r defnydd o perfluorohexane fel asiant diffodd tân gydymffurfio â chyfreithiau a rheoliadau lleol a chyfathrebu ag asiantaethau rheoleiddio amgylcheddol. Gan fod cynhyrchion perfluorohexane mewn dadelfeniad thermol yn nwyon tŷ gwydr, nid yw'n addas ar gyfer chwistrellu hirdymor, dos mawr, parhaus. Argymhellir ei ddefnyddio mewn cyfuniad â system chwistrellu dŵr.

Trifluoromethan:Dim ond ychydig o weithgynhyrchwyr y cynhyrchir asiantau trifluoromethane, ac nid oes unrhyw safonau cenedlaethol penodol yn rheoleiddio'r math hwn o asiant diffodd tân. Mae'r gost cynnal a chadw yn uchel, felly ni argymhellir ei ddefnyddio.

Hexaflworopropan:Mae'r asiant diffodd hwn yn dueddol o niweidio dyfeisiau neu offer wrth ei ddefnyddio, ac mae ei Botensial Cynhesu Byd-eang (GWP) yn gymharol uchel. Felly, dim ond fel asiant diffodd tân trosiannol y gellir defnyddio hexafluoropropane.

Heptafluoropropan:Oherwydd yr effaith tŷ gwydr, mae'n cael ei gyfyngu'n raddol gan wahanol wledydd a bydd yn wynebu cael ei ddileu. Ar hyn o bryd, mae asiantau heptafluoropropane wedi'u dirwyn i ben, a fydd yn arwain at broblemau wrth ail-lenwi systemau heptafluoropropane presennol yn ystod gwaith cynnal a chadw. Felly, ni argymhellir ei ddefnyddio.

Nwy Anadweithiol:Gan gynnwys IG 01, IG 100, IG 55, IG 541, ymhlith y mae IG 541 yn cael ei ddefnyddio'n ehangach ac yn cael ei gydnabod yn rhyngwladol fel asiant diffodd tân gwyrdd ac ecogyfeillgar. Fodd bynnag, mae ganddo anfanteision cost adeiladu uchel, galw mawr am silindrau nwy, a galwedigaeth gofod mawr.

Asiant sy'n seiliedig ar ddŵr:Defnyddir diffoddwyr tân niwl dŵr mân yn eang, ac maent yn cael yr effaith oeri orau. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod gan ddŵr allu gwres penodol mawr, a all amsugno llawer iawn o wres yn gyflym, gan oeri'r sylweddau gweithredol nad ydynt yn adweithio y tu mewn i'r batri a thrwy hynny atal cynnydd tymheredd pellach. Fodd bynnag, mae dŵr yn achosi difrod sylweddol i fatris ac nid yw'n inswleiddio, gan arwain at gylchedau byr batri.

Aerosol:Oherwydd ei gyfeillgarwch amgylcheddol, di-wenwyndra, cost isel, a chynnal a chadw hawdd, mae aerosol wedi dod yn asiant diffodd tân prif ffrwd. Fodd bynnag, dylai'r aerosol a ddewiswyd gydymffurfio â rheoliadau'r Cenhedloedd Unedig a chyfreithiau a rheoliadau lleol, ac mae angen ardystiad cynnyrch cenedlaethol lleol. Fodd bynnag, nid oes gan erosolau alluoedd oeri, ac yn ystod eu cymhwysiad, mae tymheredd y batri yn parhau i fod yn gymharol uchel. Ar ôl i'r asiant diffodd tân roi'r gorau i ryddhau, mae'r batri yn dueddol o ailgynnau.

Effeithiolrwydd Diffoddyddion Tân

Cynhaliodd Labordy Gwyddor Tân Allweddol y Wladwriaeth ym Mhrifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina astudiaeth yn cymharu effeithiau diffodd tân powdr sych ABC, heptafluoropropane, dŵr, perfluorohexane, a diffoddyddion tân CO2 ar fatri lithiwm-ion 38A.

Cymhariaeth Proses Diffodd Tân

Gall powdr sych ABC, heptafluoropropane, dŵr, a pherfflworoexane i gyd ddiffodd tanau batri yn gyflym heb ailgynnau. Fodd bynnag, ni all diffoddwyr tân CO2 ddiffodd tanau batri yn effeithiol a gallant achosi ailgynnau.

Cymhariaeth o Ganlyniadau Llethu Tân

Ar ôl rhedeg i ffwrdd thermol, gellir rhannu ymddygiad batris lithiwm o dan weithred diffoddyddion tân yn fras yn dri cham: y cam oeri, y cam o godiad tymheredd cyflym, a chyfnod y dirywiad tymheredd araf.

Y cam cyntafyw'r cam oeri, lle mae tymheredd wyneb y batri yn gostwng ar ôl i'r diffoddwr tân gael ei ryddhau. Mae hyn yn bennaf oherwydd dau reswm:

• Awyru batri: Cyn i fatris lithiwm-ion redeg i ffwrdd yn thermol, mae llawer iawn o alcanau a nwy CO2 yn cronni y tu mewn i'r batri. Pan fydd y batri yn cyrraedd ei derfyn pwysau, mae'r falf diogelwch yn agor, gan ryddhau nwy pwysedd uchel. Mae'r nwy hwn yn cyflawni'r sylweddau gweithredol y tu mewn i'r batri tra hefyd yn darparu rhywfaint o effaith oeri i'r batri.
• Effaith y diffoddwr tân: Daw effaith oeri'r diffoddwr tân yn bennaf o ddwy ran: yr amsugno gwres yn ystod newid cyfnod a'r effaith ynysu cemegol. Mae amsugno gwres newid cyfnod yn dileu'r gwres a gynhyrchir gan y batri yn uniongyrchol, tra bod yr effaith ynysu cemegol yn lleihau'r gwres a gynhyrchir yn anuniongyrchol trwy dorri ar draws adweithiau cemegol. Mae gan ddŵr yr effaith oeri fwyaf arwyddocaol oherwydd ei allu gwres penodol uchel, gan ganiatáu iddo amsugno llawer iawn o wres yn gyflym. Mae perfluorohexane yn dilyn, tra nad yw powdr sych HFC-227ea, CO2, ac ABC yn dangos effeithiau oeri sylweddol, sy'n gysylltiedig â natur a mecanwaith y diffoddwyr tân.

Yr ail gam yw'r cam codiad tymheredd cyflym, lle mae tymheredd y batri yn codi'n gyflym o'i isafswm gwerth i'w uchafbwynt. Gan na all diffoddyddion tân atal yr adwaith dadelfennu y tu mewn i'r batri yn llwyr, a bod y rhan fwyaf o ddiffoddwyr tân yn cael effeithiau oeri gwael, mae tymheredd y batri yn dangos tuedd bron fertigol ar i fyny ar gyfer gwahanol ddiffoddyddion tân. Mewn cyfnod byr, mae tymheredd y batri yn codi i'w uchafbwynt.

Yn y cam hwn, mae gwahaniaeth sylweddol yn effeithiolrwydd gwahanol ddiffoddyddion tân wrth atal y cynnydd yn nhymheredd y batri. Effeithiolrwydd y drefn ddisgynnol yw dŵr > perfflworohexane > HFC-227ea > powdr sych ABC > CO2. Pan fydd tymheredd y batri yn codi'n araf, mae'n darparu mwy o amser ymateb ar gyfer rhybudd tân batri a mwy o amser ymateb i weithredwyr.

Casgliad

1. CO2: Mae diffoddyddion tân fel CO2, sy'n gweithredu'n bennaf trwy fygu ac ynysu, yn cael effeithiau ataliol gwael ar danau batri. Yn yr astudiaeth hon, digwyddodd ffenomenau teyrnasiad difrifol gyda CO2, gan ei wneud yn anaddas ar gyfer tanau batri lithiwm.
2. Powdwr Sych ABC / HFC-227ea: Gall powdr sych ABC a diffoddyddion tân HFC-227ea, sy'n gweithredu'n bennaf trwy ynysu ac atal cemegol, atal yn rhannol yr adweithiau cadwyn y tu mewn i'r batri i ryw raddau. Mae ganddynt effaith ychydig yn well na CO2, ond gan nad oes ganddynt effeithiau oeri ac na allant rwystro adweithiau mewnol y batri yn llwyr, mae tymheredd y batri yn dal i godi'n gyflym ar ôl i'r diffoddwr tân gael ei ryddhau.
3. Perfluorohexane: Mae perfluorohexane nid yn unig yn blocio adweithiau batri mewnol ond hefyd yn amsugno gwres trwy anweddu. Felly, mae ei effaith ataliol ar danau batri yn sylweddol well na diffoddwyr tân eraill.
4. Dŵr: Ymhlith yr holl ddiffoddwyr tân, dŵr sydd â'r effaith diffodd tân amlycaf. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod gan ddŵr gynhwysedd gwres penodol mawr, gan ganiatáu iddo amsugno llawer iawn o wres yn gyflym. Mae hyn yn oeri'r sylweddau gweithredol nad ydynt yn adweithio y tu mewn i'r batri, gan atal cynnydd tymheredd pellach. Fodd bynnag, mae dŵr yn achosi difrod sylweddol i fatris ac nid oes ganddo unrhyw effaith inswleiddio, felly dylai ei ddefnydd fod yn hynod ofalus.

Beth Ddylen Ni Ei Ddewis?

Rydym wedi arolygu'r systemau amddiffyn rhag tân a ddefnyddir gan nifer o weithgynhyrchwyr systemau storio ynni sydd ar y farchnad ar hyn o bryd, gan ddefnyddio'r atebion diffodd tân canlynol yn bennaf:

• Perfluorohexane + Dŵr
• Aerosol + Dŵr

Gellir gweld bodasiantau diffodd tân synergaidd yw'r duedd prif ffrwd ar gyfer gweithgynhyrchwyr batri lithiwm. Gan gymryd Perfluorohexane + Water fel enghraifft, gall Perfluorohexane ddiffodd fflamau agored yn gyflym, gan hwyluso cyswllt niwl dŵr mân â'r batri, tra gall niwl dŵr mân ei oeri yn effeithiol. Mae gan weithrediad cydweithredol well effeithiau diffodd tân ac oeri o'i gymharu â defnyddio un asiant diffodd tân. Ar hyn o bryd, mae Rheoliad Batri Newydd yr UE yn ei gwneud yn ofynnol i labeli batri yn y dyfodol gynnwys asiantau diffodd tân sydd ar gael. Mae angen i weithgynhyrchwyr hefyd ddewis yr asiant diffodd tân priodol yn seiliedig ar eu cynhyrchion, rheoliadau lleol, ac effeithiolrwydd.