उद्योग में लिथियम बैटरियों की सुरक्षा हमेशा से एक चिंता का विषय रही है। उनकी विशेष सामग्री संरचना और जटिल परिचालन वातावरण के कारण, एक बार आग लगने की दुर्घटना होने पर, इससे उपकरण क्षति, संपत्ति की हानि और यहां तक ​​कि हताहत भी होंगे। लिथियम बैटरी में आग लगने के बाद, निपटान मुश्किल होता है, इसमें लंबा समय लगता है और अक्सर इसमें बड़ी मात्रा में जहरीली गैसें उत्पन्न होती हैं। इसलिए, समय पर आग बुझाने से आग के प्रसार को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, बड़े पैमाने पर जलने से बचाया जा सकता है, और कर्मियों को भागने के लिए अधिक समय मिल सकता है।

लिथियम-आयन बैटरियों की थर्मल रनअवे प्रक्रिया के दौरान अक्सर धुआं, आग और यहां तक ​​कि विस्फोट भी होता है। इसलिए, थर्मल रनवे और प्रसार समस्या को नियंत्रित करना उपयोग की प्रक्रिया में लिथियम बैटरी उत्पादों के सामने आने वाली मुख्य चुनौती बन गई है। आग बुझाने की सही तकनीक चुनने से बैटरी थर्मल रनवे को और फैलने से रोका जा सकता है, जो आग की घटना को दबाने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

यह लेख वर्तमान में बाजार में उपलब्ध मुख्यधारा के अग्निशामकों और शमन तंत्रों का परिचय देगा, और विभिन्न प्रकार के अग्निशामकों के फायदे और नुकसान का विश्लेषण करेगा।

अग्निशामक यंत्रों के प्रकार

वर्तमान में, बाजार में अग्निशामक यंत्र मुख्य रूप से गैस अग्निशामक, जल-आधारित अग्निशामक, एयरोसोल अग्निशामक और शुष्क पाउडर अग्निशामक में विभाजित हैं। नीचे प्रत्येक प्रकार के अग्निशामक यंत्र के कोड और विशेषताओं का परिचय दिया गया है.

पेरफ्लूरोहेक्सेन: पेरफ्लूरोहेक्सेन को ओईसीडी और यूएस ईपीए की पीएफएएस सूची में सूचीबद्ध किया गया है। इसलिए, आग बुझाने वाले एजेंट के रूप में पेरफ्लूरोहेक्सेन का उपयोग स्थानीय कानूनों और विनियमों का पालन करना चाहिए और पर्यावरण नियामक एजेंसियों के साथ संवाद करना चाहिए। चूंकि थर्मल अपघटन में पेरफ्लूरोहेक्सेन के उत्पाद ग्रीनहाउस गैसें हैं, इसलिए यह दीर्घकालिक, बड़ी खुराक, निरंतर छिड़काव के लिए उपयुक्त नहीं है। इसे जल स्प्रे प्रणाली के साथ संयोजन में उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

ट्राइफ्लोरोमेथेन:ट्राइफ्लोरोमेथेन एजेंट केवल कुछ निर्माताओं द्वारा उत्पादित किए जाते हैं, और इस प्रकार के आग बुझाने वाले एजेंट को विनियमित करने के लिए कोई विशिष्ट राष्ट्रीय मानक नहीं हैं। रखरखाव की लागत अधिक है, इसलिए इसके उपयोग की अनुशंसा नहीं की जाती है।

हेक्साफ्लोरोप्रोपेन:यह बुझाने वाला एजेंट उपयोग के दौरान उपकरणों या उपकरणों को नुकसान पहुंचाने का खतरा है, और इसकी ग्लोबल वार्मिंग क्षमता (जीडब्ल्यूपी) अपेक्षाकृत अधिक है। इसलिए, हेक्साफ्लोरोप्रोपेन का उपयोग केवल एक संक्रमणकालीन आग बुझाने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है।

हेप्टाफ्लोरोप्रोपेन:ग्रीनहाउस प्रभाव के कारण, इसे धीरे-धीरे विभिन्न देशों द्वारा प्रतिबंधित किया जा रहा है और उन्मूलन का सामना करना पड़ेगा। वर्तमान में, हेप्टाफ्लोरोप्रोपेन एजेंटों को बंद कर दिया गया है, जिससे रखरखाव के दौरान मौजूदा हेप्टाफ्लोरोप्रोपेन सिस्टम को फिर से भरने में समस्याएं पैदा होंगी। इसलिए, इसके उपयोग की अनुशंसा नहीं की जाती है.

अक्रिय गैस:जिसमें IG 01, IG 100, IG 55, IG 541 शामिल हैं, जिनमें से IG 541 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसे अंतरराष्ट्रीय स्तर पर हरित और पर्यावरण के अनुकूल आग बुझाने वाले एजेंट के रूप में मान्यता प्राप्त है। हालाँकि, इसमें उच्च निर्माण लागत, गैस सिलेंडर की उच्च मांग और बड़े स्थान पर कब्ज़ा जैसे नुकसान हैं।

जल-आधारित एजेंट:महीन जल धुंध अग्निशामक यंत्रों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और उनका सबसे अच्छा शीतलन प्रभाव होता है। इसका मुख्य कारण यह है कि पानी में एक बड़ी विशिष्ट ताप क्षमता होती है, जो बड़ी मात्रा में गर्मी को जल्दी से अवशोषित कर सकती है, बैटरी के अंदर अप्रतिक्रियाशील सक्रिय पदार्थों को ठंडा कर सकती है और इस प्रकार आगे तापमान वृद्धि को रोक सकती है। हालाँकि, पानी बैटरियों को काफी नुकसान पहुँचाता है और इन्सुलेट नहीं कर पाता है, जिससे बैटरी शॉर्ट सर्किट हो जाती है।

एरोसोल:अपनी पर्यावरण मित्रता, गैर-विषाक्तता, कम लागत और आसान रखरखाव के कारण, एयरोसोल मुख्यधारा का आग बुझाने वाला एजेंट बन गया है। हालाँकि, चयनित एयरोसोल को संयुक्त राष्ट्र के नियमों और स्थानीय कानूनों और विनियमों का पालन करना चाहिए, और स्थानीय राष्ट्रीय उत्पाद प्रमाणीकरण आवश्यक है। हालाँकि, एरोसोल में शीतलन क्षमताओं की कमी होती है, और उनके अनुप्रयोग के दौरान, बैटरी का तापमान अपेक्षाकृत अधिक रहता है। आग बुझाने वाले एजेंट का निकलना बंद हो जाने के बाद, बैटरी के दोबारा चालू होने का खतरा रहता है.

अग्निशामक यंत्रों की प्रभावशीलता

चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में अग्नि विज्ञान की राज्य प्रमुख प्रयोगशाला ने 38A लिथियम-आयन बैटरी पर एबीसी सूखे पाउडर, हेप्टाफ्लोरोप्रोपेन, पानी, पेरफ्लूरोहेक्सेन और CO2 अग्निशामक यंत्रों के आग बुझाने के प्रभावों की तुलना करते हुए एक अध्ययन किया।

आग बुझाने की प्रक्रिया की तुलना

एबीसी सूखा पाउडर, हेप्टाफ्लोरोप्रोपेन, पानी, और पेरफ्लूरोहेक्सेन सभी बैटरी की आग को बिना दोबारा भड़काए तुरंत बुझा सकते हैं। हालाँकि, CO2 अग्निशामक यंत्र बैटरी की आग को प्रभावी ढंग से नहीं बुझा सकते हैं और आग लगने का कारण बन सकते हैं।

अग्नि शमन परिणामों की तुलना

थर्मल रनवे के बाद, अग्निशामकों की कार्रवाई के तहत लिथियम बैटरी के व्यवहार को मोटे तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: शीतलन चरण, तेजी से तापमान वृद्धि का चरण, और धीमी तापमान में गिरावट का चरण।

पहला चरणशीतलन चरण है, जहां अग्निशामक यंत्र निकलने के बाद बैटरी की सतह का तापमान कम हो जाता है। यह मुख्यतः दो कारणों से है:

• बैटरी वेंटिंग: लिथियम-आयन बैटरियों के थर्मल रनवे से पहले, बैटरी के अंदर बड़ी मात्रा में अल्केन्स और CO2 गैस जमा हो जाती है। जब बैटरी अपनी दबाव सीमा तक पहुंच जाती है, तो सुरक्षा वाल्व खुल जाता है, जिससे उच्च दबाव वाली गैस निकलती है। यह गैस बैटरी के अंदर सक्रिय पदार्थों को बाहर निकालती है और बैटरी को कुछ शीतलन प्रभाव भी प्रदान करती है।
• अग्निशामक यंत्र का प्रभाव: अग्निशामक यंत्र का शीतलन प्रभाव मुख्य रूप से दो भागों से आता है: चरण परिवर्तन के दौरान गर्मी अवशोषण और रासायनिक अलगाव प्रभाव। चरण परिवर्तन गर्मी अवशोषण सीधे बैटरी द्वारा उत्पन्न गर्मी को हटा देता है, जबकि रासायनिक अलगाव प्रभाव अप्रत्यक्ष रूप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बाधित करके गर्मी उत्पादन को कम कर देता है। इसकी उच्च विशिष्ट ताप क्षमता के कारण पानी में सबसे महत्वपूर्ण शीतलन प्रभाव होता है, जो इसे बड़ी मात्रा में गर्मी को तेजी से अवशोषित करने की अनुमति देता है। पेरफ़्लुओरोहेक्सेन अनुसरण करता है, जबकि HFC-227ea, CO2, और ABC सूखा पाउडर महत्वपूर्ण शीतलन प्रभाव नहीं दिखाते हैं, जो आग बुझाने वाले यंत्रों की प्रकृति और तंत्र से संबंधित है।

दूसरा चरण तीव्र तापमान वृद्धि चरण है, जहां बैटरी का तापमान तेजी से अपने न्यूनतम मूल्य से अपने चरम तक बढ़ जाता है। चूंकि अग्निशामक यंत्र बैटरी के अंदर अपघटन प्रतिक्रिया को पूरी तरह से रोक नहीं सकते हैं, और अधिकांश अग्निशामक यंत्रों का शीतलन प्रभाव खराब होता है, इसलिए विभिन्न अग्निशामक यंत्रों के लिए बैटरी का तापमान लगभग ऊर्ध्वाधर ऊपर की ओर प्रवृत्ति दिखाता है। कुछ ही समय में बैटरी का तापमान अपने चरम पर पहुंच जाता है.

इस चरण में, बैटरी तापमान में वृद्धि को रोकने में विभिन्न अग्निशामकों की प्रभावशीलता में महत्वपूर्ण अंतर होता है। घटते क्रम में प्रभावशीलता पानी > पेरफ्लुओरोहेक्सेन > HFC-227ea > ABC सूखा पाउडर > CO2 है। जब बैटरी का तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है, तो यह बैटरी में आग लगने की चेतावनी के लिए अधिक प्रतिक्रिया समय और ऑपरेटरों के लिए अधिक प्रतिक्रिया समय प्रदान करता है।

निष्कर्ष

1. CO2: CO2 जैसे अग्निशामक यंत्र, जो मुख्य रूप से दम घुटने और अलग करने का काम करते हैं, बैटरी की आग पर खराब निरोधात्मक प्रभाव डालते हैं। इस अध्ययन में, CO2 के साथ गंभीर पुनर्स्थापन घटनाएँ घटित हुईं, जिससे यह लिथियम बैटरी की आग के लिए अनुपयुक्त हो गई।
2. एबीसी ड्राई पाउडर / एचएफसी-227ईए: एबीसी ड्राई पाउडर और एचएफसी-227ईए अग्निशामक यंत्र, जो मुख्य रूप से अलगाव और रासायनिक दमन के माध्यम से कार्य करते हैं, कुछ हद तक बैटरी के अंदर श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को आंशिक रूप से रोक सकते हैं। उनका CO2 की तुलना में थोड़ा बेहतर प्रभाव होता है, लेकिन चूंकि उनमें शीतलन प्रभाव की कमी होती है और वे बैटरी में आंतरिक प्रतिक्रियाओं को पूरी तरह से अवरुद्ध नहीं कर सकते हैं, आग बुझाने वाले यंत्र के निकलने के बाद भी बैटरी का तापमान तेजी से बढ़ता है।
3. पेरफ्लुओरोहेक्सेन: पेरफ्लुओरोहेक्सेन न केवल आंतरिक बैटरी प्रतिक्रियाओं को रोकता है बल्कि वाष्पीकरण के माध्यम से गर्मी को भी अवशोषित करता है। इसलिए, बैटरी की आग पर इसका निरोधात्मक प्रभाव अन्य अग्निशामकों की तुलना में काफी बेहतर है।
4. पानी: सभी अग्निशामकों में से, पानी का आग बुझाने वाला प्रभाव सबसे स्पष्ट होता है। इसका मुख्य कारण यह है कि पानी में बड़ी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जो इसे बड़ी मात्रा में ऊष्मा को तेजी से अवशोषित करने की अनुमति देती है। यह बैटरी के अंदर अप्रतिक्रिया न किए गए सक्रिय पदार्थों को ठंडा कर देता है, जिससे तापमान में और वृद्धि नहीं होती है। हालाँकि, पानी बैटरियों को काफी नुकसान पहुँचाता है और इसका कोई इन्सुलेशन प्रभाव नहीं होता है, इसलिए इसका उपयोग बेहद सावधानी से किया जाना चाहिए।

हमें क्या चुनना चाहिए?

हमने वर्तमान में बाज़ार में मौजूद कई ऊर्जा भंडारण प्रणाली निर्माताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली अग्नि सुरक्षा प्रणालियों का सर्वेक्षण किया है, जिसमें मुख्य रूप से निम्नलिखित आग बुझाने के समाधानों को नियोजित किया गया है:

• पेरफ्लूरोहेक्सेन + पानी
• एरोसोल + पानी

ऐसा देखा जा सकता हैसहक्रियात्मक आग बुझाने वाले एजेंट लिथियम बैटरी निर्माताओं के लिए मुख्यधारा की प्रवृत्ति है। उदाहरण के तौर पर पेरफ्लुओरोहेक्सेन + पानी को लेते हुए, पेरफ्लुओरोहेक्सेन खुली लपटों को जल्दी से बुझा सकता है, जिससे बैटरी के साथ महीन पानी की धुंध का संपर्क आसान हो जाता है, जबकि महीन पानी की धुंध इसे प्रभावी ढंग से ठंडा कर सकती है। एकल आग बुझाने वाले एजेंट का उपयोग करने की तुलना में सहकारी संचालन में बेहतर आग बुझाने और शीतलन प्रभाव होते हैं। वर्तमान में, यूरोपीय संघ के नए बैटरी विनियमन के लिए भविष्य के बैटरी लेबल में उपलब्ध आग बुझाने वाले एजेंटों को शामिल करने की आवश्यकता है। निर्माताओं को भी अपने उत्पादों, स्थानीय नियमों और प्रभावशीलता के आधार पर उपयुक्त आग बुझाने वाले एजेंट का चयन करने की आवश्यकता है।