Lityum pillerin güvenliği sektörde her zaman bir endişe kaynağı olmuştur. Özel malzeme yapıları ve karmaşık çalışma ortamları nedeniyle, bir yangın kazası meydana geldiğinde ekipman hasarına, mal kaybına ve hatta can kayıplarına neden olabilir. Lityum pilde yangın meydana geldikten sonra imha edilmesi zordur, uzun zaman alır ve çoğu zaman büyük miktarda zehirli gazın oluşmasını gerektirir. Bu nedenle, yangının zamanında söndürülmesi, yangının yayılmasını etkili bir şekilde kontrol edebilir, geniş çaplı yangınları önleyebilir ve personelin kaçması için daha fazla zaman sağlayabilir.

Lityum iyon pillerin termal kaçak süreci sırasında sıklıkla duman, yangın ve hatta patlama meydana gelir. Bu nedenle, termal kaçak ve difüzyon probleminin kontrol edilmesi, lityum pil ürünlerinin kullanım sürecinde karşılaştığı temel zorluk haline gelmiştir. Doğru yangın söndürme teknolojisinin seçilmesi, yangın oluşumunun bastırılmasında büyük önem taşıyan akü termal kaçaklarının daha da yayılmasını önleyebilir.

Bu makale, şu anda piyasada mevcut olan ana akım yangın söndürücüleri ve söndürme mekanizmalarını tanıtacak ve farklı türdeki yangın söndürücülerin avantajlarını ve dezavantajlarını analiz edecektir.

Yangın Söndürücü Çeşitleri

Şu anda piyasadaki yangın söndürücüler esas olarak gazlı yangın söndürücüler, su bazlı yangın söndürücüler, aerosol yangın söndürücüler ve kuru tozlu yangın söndürücüler olarak ayrılmıştır. Aşağıda her bir yangın söndürücü tipinin kodları ve özelliklerine bir giriş bulunmaktadır..

Perflorohekzan: Perflorohekzan, OECD ve ABD EPA'nın PFAS envanterinde listelenmiştir. Bu nedenle, bir yangın söndürme maddesi olarak perflorohekzanın kullanımı, yerel yasa ve düzenlemelere uygun olmalı ve çevresel düzenleyici kurumlarla iletişim kurulmalıdır. Perflorohekzanın termal bozunma sonucu ortaya çıkan ürünleri sera gazları olduğundan uzun süreli, yüksek dozda, sürekli püskürtmeye uygun değildir. Su püskürtme sistemi ile birlikte kullanılması tavsiye edilir.

Triflorometan:Triflorometan maddeleri yalnızca birkaç üretici tarafından üretilmektedir ve bu tür yangın söndürme maddelerini düzenleyen özel ulusal standartlar bulunmamaktadır. Bakım maliyeti yüksektir bu nedenle kullanılması önerilmez.

Heksafloropropan:Bu söndürücü madde, kullanım sırasında cihazlara veya ekipmanlara zarar verme eğilimindedir ve Küresel Isınma Potansiyeli (GWP) nispeten yüksektir. Bu nedenle heksafloropropan yalnızca geçici bir yangın söndürme maddesi olarak kullanılabilir.

Heptafloropropan:Sera etkisi nedeniyle çeşitli ülkeler tarafından giderek kısıtlanmaya başlandı ve ortadan kalkma tehlikesiyle karşı karşıya kalacak. Şu anda, heptafloropropan ajanlarının kullanımı durdurulmuştur ve bu durum, bakım sırasında mevcut heptafloropropan sistemlerinin yeniden doldurulmasında sorunlara yol açacaktır. Bu nedenle kullanılması tavsiye edilmez.

İnert Gaz:IG 01, IG 100, IG 55, IG 541 dahil, bunların arasında IG 541 daha yaygın olarak kullanılmaktadır ve uluslararası alanda yeşil ve çevre dostu bir yangın söndürme maddesi olarak tanınmaktadır. Ancak inşaat maliyetinin yüksek olması, gaz tüplerine olan talebin fazla olması ve geniş yer kaplaması gibi dezavantajlara sahiptir.

Su Bazlı Ajan:İnce su sisli yangın söndürücüler yaygın olarak kullanılmaktadır ve en iyi soğutma etkisine sahiptirler. Bunun temel nedeni, suyun büyük miktarda ısıyı hızlı bir şekilde emebilen, pil içindeki reaksiyona girmemiş aktif maddeleri soğutabilen ve böylece daha fazla sıcaklık artışını önleyebilen büyük bir spesifik ısı kapasitesine sahip olmasıdır. Ancak su, pillere ciddi zarar verir ve yalıtkan olmadığından pilin kısa devre yapmasına neden olur.

Aerosol:Aerosol, çevre dostu olması, toksik olmaması, düşük maliyeti ve kolay bakımı nedeniyle ana yangın söndürme maddesi haline gelmiştir. Ancak seçilen aerosol BM yönetmeliklerine ve yerel yasa ve düzenlemelere uygun olmalıdır ve yerel ulusal ürün sertifikası gereklidir. Ancak aerosollerin soğutma yetenekleri yoktur ve uygulanmaları sırasında pil sıcaklığı nispeten yüksek kalır. Yangın söndürme maddesinin salınması durduktan sonra pil yeniden alevlenmeye eğilimlidir.

Yangın Söndürücülerin Etkinliği

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Devlet Anahtar Yangın Bilimi Laboratuvarı, ABC kuru toz, heptafloropropan, su, perflorohekzan ve CO2 yangın söndürücülerin 38A lityum iyon pil üzerindeki yangın söndürme etkilerini karşılaştıran bir çalışma gerçekleştirdi.

Yangın Söndürme Proses Karşılaştırması

ABC kuru tozu, heptafloropropan, su ve perflorohekzan, pil yangınlarını yeniden alev almadan hızla söndürebilir. Ancak CO2 yangın söndürücüler akü yangınlarını etkili bir şekilde söndüremez ve yeniden alevlenmeye neden olabilir.

Yangın Söndürme Sonuçlarının Karşılaştırılması

Isıl kaçaktan sonra, yangın söndürücülerin etkisi altındaki lityum pillerin davranışı kabaca üç aşamaya ayrılabilir: soğuma aşaması, hızlı sıcaklık artışı aşaması ve yavaş sıcaklık düşüşü aşaması.

İlk aşamayangın söndürücünün serbest bırakılmasından sonra akü yüzeyinin sıcaklığının düştüğü soğutma aşamasıdır. Bunun temel olarak iki nedeni vardır:

• Pil havalandırması: Lityum iyon pillerin ısıl akışından önce pilin içinde büyük miktarda alkan ve CO2 gazı birikir. Akü basınç sınırına ulaştığında emniyet valfi açılarak yüksek basınçlı gazı serbest bırakır. Bu gaz akü içindeki aktif maddeleri taşırken aynı zamanda aküye bir miktar soğutma etkisi de sağlar.
• Yangın söndürücünün etkisi: Yangın söndürücünün soğutma etkisi temel olarak iki bölümden gelir: faz değişimi sırasındaki ısı emilimi ve kimyasal izolasyon etkisi. Faz değişimli ısı emilimi, bataryanın ürettiği ısıyı doğrudan ortadan kaldırırken, kimyasal izolasyon etkisi, kimyasal reaksiyonları kesintiye uğratarak ısı oluşumunu dolaylı olarak azaltır. Su, yüksek özgül ısı kapasitesinden dolayı en önemli soğutma etkisine sahiptir ve büyük miktarda ısıyı hızla emmesine olanak tanır. Perflorohekzan bunu takip ederken, HFC-227ea, CO2 ve ABC kuru tozu, yangın söndürücülerin doğası ve mekanizmasıyla ilgili olarak önemli soğutma etkileri göstermez.

İkinci aşama Pil sıcaklığının minimum değerinden zirve noktasına hızla yükseldiği hızlı sıcaklık artış aşamasıdır. Yangın söndürücüler akü içindeki ayrışma reaksiyonunu tamamen durduramadığından ve çoğu yangın söndürücünün soğutma etkisi zayıf olduğundan, farklı yangın söndürücüler için akü sıcaklığı neredeyse dikey bir artış eğilimi gösterir. Kısa bir süre içinde pilin sıcaklığı zirveye çıkar.

Bu aşamada, farklı yangın söndürücülerin akü sıcaklığının yükselmesini engellemedeki etkinlikleri arasında önemli bir fark vardır. Etkinliği azalan sırada su > perflorohekzan > HFC-227ea > ABC kuru toz > CO2 şeklindedir. Akü sıcaklığı yavaş yavaş yükseldiğinde, akü yangın uyarısına daha fazla tepki süresi ve operatörlere daha fazla tepki süresi sağlar.

Çözüm

1. CO2: CO2 gibi öncelikli olarak boğma ve izolasyon yoluyla etki eden yangın söndürücülerin akü yangınları üzerinde zayıf önleyici etkileri vardır. Bu çalışmada, CO2'de şiddetli yeniden alevlenme olgusu meydana geldi ve bu da onu lityum pil yangınları için uygunsuz hale getirdi.
2. ABC Kuru Toz / HFC-227ea: Öncelikle izolasyon ve kimyasal baskılama yoluyla etki gösteren ABC kuru toz ve HFC-227ea yangın söndürücüler, batarya içindeki zincirleme reaksiyonları bir dereceye kadar kısmen engelleyebilmektedir. CO2'den biraz daha iyi bir etkiye sahiptirler, ancak soğutma etkileri olmadığından ve aküdeki dahili reaksiyonları tamamen engelleyemedikleri için, yangın söndürücü serbest bırakıldıktan sonra akünün sıcaklığı yine de hızla yükselir.
3. Perflorohekzan: Perflorohekzan yalnızca dahili pil reaksiyonlarını engellemekle kalmaz, aynı zamanda buharlaşma yoluyla ısıyı da emer. Bu nedenle akü yangınlarını önleyici etkisi diğer yangın söndürücülere göre çok daha iyidir.
4. Su: Tüm yangın söndürücüler arasında su, en belirgin yangın söndürme etkisine sahiptir. Bunun temel nedeni, suyun büyük miktarda ısıyı hızlı bir şekilde emmesine olanak tanıyan büyük bir özgül ısı kapasitesine sahip olmasıdır. Bu, pilin içindeki reaksiyona girmemiş aktif maddeleri soğutur ve böylece sıcaklığın daha fazla yükselmesini engeller. Ancak su, akülere ciddi zararlar verdiğinden ve yalıtım etkisi olmadığından kullanımında son derece dikkatli olunmalıdır.

Neyi Seçmeliyiz?

Şu anda piyasada bulunan çeşitli enerji depolama sistemi üreticileri tarafından kullanılan yangından korunma sistemlerini öncelikle aşağıdaki yangın söndürme çözümlerini kullanarak araştırdık:

• Perflorohekzan + Su
• Aerosol + Su

Görülüyor kisinerjik yangın söndürme maddeleri lityum pil üreticileri için ana akımdır. Örnek olarak Perflorohekzan + Su'yu ele alırsak, Perflorohekzan açık alevleri hızla söndürebilir, ince su sisinin aküyle temasını kolaylaştırırken, ince su sisi pili etkili bir şekilde soğutabilir. Ortak çalışma, tek bir yangın söndürme maddesinin kullanılmasına kıyasla daha iyi yangın söndürme ve soğutma etkilerine sahiptir. Şu anda, AB'nin Yeni Pil Yönetmeliği, gelecekteki pil etiketlerinin mevcut yangın söndürme maddelerini içermesini gerektirmektedir. Üreticilerin ayrıca ürünlerine, yerel düzenlemelere ve etkinliğine göre uygun yangın söndürme maddesini seçmeleri gerekir.