લિથિયમ બેટરીની સલામતી હંમેશા ઉદ્યોગમાં ચિંતાનો વિષય રહી છે. તેમની વિશિષ્ટ સામગ્રી માળખું અને જટિલ ઓપરેટિંગ વાતાવરણને લીધે, એકવાર આગની દુર્ઘટના થાય છે, તે સાધનસામગ્રીને નુકસાન, મિલકતનું નુકસાન અને જાનહાનિનું કારણ બને છે. લિથિયમ બેટરીમાં આગ લાગે તે પછી, નિકાલ મુશ્કેલ છે, લાંબો સમય લે છે અને ઘણી વખત ઝેરી વાયુઓના મોટા જથ્થાના ઉત્પાદનનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, સમયસર આગ ઓલવવાથી આગના ફેલાવાને અસરકારક રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે, વ્યાપક બર્નિંગ ટાળી શકાય છે અને કર્મચારીઓને બચવા માટે વધુ સમય પૂરો પાડી શકાય છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીની થર્મલ રનઅવે પ્રક્રિયા દરમિયાન, ધુમાડો, આગ અને વિસ્ફોટ પણ વારંવાર થાય છે. તેથી, ઉપયોગની પ્રક્રિયામાં લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદનો દ્વારા સામનો કરવામાં આવતી થર્મલ રનઅવે અને પ્રસરણ સમસ્યાને નિયંત્રિત કરવી એ મુખ્ય પડકાર બની ગયો છે. યોગ્ય અગ્નિશામક તકનીક પસંદ કરવાથી બેટરી થર્મલ રનઅવેના વધુ ફેલાવાને અટકાવી શકાય છે, જે આગની ઘટનાને ડામવા માટે ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

આ લેખ હાલમાં બજારમાં ઉપલબ્ધ મુખ્ય પ્રવાહના અગ્નિશામક અને બુઝાવવાની પદ્ધતિઓનો પરિચય કરાવશે અને વિવિધ પ્રકારના અગ્નિશામક સાધનોના ફાયદા અને ગેરફાયદાનું વિશ્લેષણ કરશે.

અગ્નિશામકના પ્રકારો

હાલમાં, બજારમાં અગ્નિશામક સાધનો મુખ્યત્વે ગેસ અગ્નિશામક, પાણી આધારિત અગ્નિશામક, એરોસોલ અગ્નિશામક અને શુષ્ક પાવડર અગ્નિશામકમાં વિભાજિત થાય છે. નીચે દરેક પ્રકારના અગ્નિશામકના કોડ્સ અને લાક્ષણિકતાઓનો પરિચય છે.

પરફ્લુરોહેક્સેન: Perfluorohexane ને OECD અને US EPA ની PFAS ઇન્વેન્ટરીમાં સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવ્યું છે. તેથી, અગ્નિશામક એજન્ટ તરીકે પરફ્લુરોહેક્સેનનો ઉપયોગ સ્થાનિક કાયદાઓ અને નિયમોનું પાલન કરવું જોઈએ અને પર્યાવરણીય નિયમનકારી એજન્સીઓ સાથે વાતચીત કરવી જોઈએ. થર્મલ વિઘટનમાં પરફ્લુરોહેક્સેનના ઉત્પાદનો ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ હોવાથી, તે લાંબા ગાળાના, મોટા ડોઝ, સતત છંટકાવ માટે યોગ્ય નથી. વોટર સ્પ્રે સિસ્ટમ સાથે સંયોજનમાં તેનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

ટ્રાઇફ્લોરોમિથેન:ટ્રાઇફ્લોરોમેથેન એજન્ટો માત્ર થોડા ઉત્પાદકો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, અને આ પ્રકારના અગ્નિશામક એજન્ટને નિયંત્રિત કરતા કોઈ ચોક્કસ રાષ્ટ્રીય ધોરણો નથી. જાળવણી ખર્ચ ઊંચો છે, તેથી તેનો ઉપયોગ આગ્રહણીય નથી.

હેક્સાફ્લોરોપ્રોપેન:આ અગ્નિશામક એજન્ટ ઉપયોગ દરમિયાન ઉપકરણો અથવા સાધનોને નુકસાન પહોંચાડે છે અને તેનું ગ્લોબલ વોર્મિંગ પોટેન્શિયલ (GWP) પ્રમાણમાં વધારે છે. તેથી, હેક્સાફ્લોરોપ્રોપેનનો ઉપયોગ માત્ર સંક્રમિત અગ્નિશામક એજન્ટ તરીકે થઈ શકે છે.

હેપ્ટાફ્લોરોપ્રોપેન:ગ્રીનહાઉસ ઇફેક્ટને લીધે, તે ધીમે ધીમે વિવિધ દેશો દ્વારા પ્રતિબંધિત કરવામાં આવી રહી છે અને તેને નાબૂદ કરવાનો સામનો કરવો પડશે. હાલમાં, હેપ્ટાફ્લોરોપ્રોપેન એજન્ટો બંધ કરવામાં આવ્યા છે, જે જાળવણી દરમિયાન હાલની હેપ્ટાફ્લોરોપ્રોપેન સિસ્ટમ્સને રિફિલિંગ કરવામાં સમસ્યાઓ તરફ દોરી જશે. તેથી, તેનો ઉપયોગ આગ્રહણીય નથી.

નિષ્ક્રિય ગેસ:IG 01, IG 100, IG 55, IG 541 સહિત, જેમાંથી IG 541 વધુ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે ગ્રીન અને પર્યાવરણને અનુકૂળ અગ્નિશામક એજન્ટ તરીકે ઓળખાય છે. જો કે, તેની ઊંચી બાંધકામ કિંમત, ગેસ સિલિન્ડરોની ઊંચી માંગ અને વિશાળ જગ્યાના વ્યવસાયના ગેરફાયદા છે.

પાણી આધારિત એજન્ટ:ફાઇન વોટર મિસ્ટ અગ્નિશામકનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, અને તેઓ શ્રેષ્ઠ ઠંડક અસર ધરાવે છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે પાણીમાં મોટી ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા હોય છે, જે ઝડપથી મોટી માત્રામાં ગરમીને શોષી શકે છે, બેટરીની અંદરના બિન-પ્રક્રિયાવાળા સક્રિય પદાર્થોને ઠંડુ કરે છે અને આ રીતે વધુ તાપમાનમાં વધારો અટકાવે છે. જો કે, પાણી બેટરીને નોંધપાત્ર નુકસાન પહોંચાડે છે અને તે અવાહક નથી, જે બેટરી શોર્ટ સર્કિટ તરફ દોરી જાય છે.

એરોસોલ:તેની પર્યાવરણીય મિત્રતા, બિન-ઝેરીતા, ઓછી કિંમત અને સરળ જાળવણીને લીધે, એરોસોલ મુખ્ય પ્રવાહના અગ્નિશામક એજન્ટ બની ગયું છે. જો કે, પસંદ કરેલ એરોસોલ યુએનના નિયમો અને સ્થાનિક કાયદાઓ અને નિયમોનું પાલન કરે છે અને સ્થાનિક રાષ્ટ્રીય ઉત્પાદન પ્રમાણપત્ર જરૂરી છે. જો કે, એરોસોલ્સમાં ઠંડકની ક્ષમતાનો અભાવ હોય છે, અને તેમના ઉપયોગ દરમિયાન, બેટરીનું તાપમાન પ્રમાણમાં ઊંચું રહે છે. અગ્નિશામક એજન્ટ છૂટા થવાનું બંધ કરે તે પછી, બેટરી પુનઃપ્રાપ્ત થવાની સંભાવના છે.

અગ્નિશામકની અસરકારકતા

ચીનની યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી ખાતે સ્ટેટ કી લેબોરેટરી ઓફ ફાયર સાયન્સે 38A લિથિયમ-આયન બેટરી પર ABC ડ્રાય પાવડર, હેપ્ટાફ્લોરોપ્રોપેન, પાણી, પરફ્લુરોહેક્સેન અને CO2 અગ્નિશામકની અગ્નિશામક અસરોની તુલના કરતો અભ્યાસ હાથ ધર્યો હતો.

અગ્નિશામક પ્રક્રિયાની સરખામણી

એબીસી ડ્રાય પાઉડર, હેપ્ટાફ્લોરોપ્રોપેન, પાણી અને પરફ્લુરોહેક્સેન બધું જ બેટરીની આગને પુનઃપ્રાપ્તિ વિના ઝડપથી ઓલવી શકે છે. જો કે, CO2 અગ્નિશામક બેટરીની આગને અસરકારક રીતે ઓલવી શકતા નથી અને પુનઃપ્રાપ્તિનું કારણ બની શકે છે.

અગ્નિ દમન પરિણામોની સરખામણી

થર્મલ રનઅવે પછી, અગ્નિશામકની ક્રિયા હેઠળ લિથિયમ બેટરીની વર્તણૂકને આશરે ત્રણ તબક્કામાં વહેંચી શકાય છે: ઠંડકનો તબક્કો, ઝડપી તાપમાનમાં વધારો થવાનો તબક્કો અને ધીમા તાપમાનમાં ઘટાડો થવાનો તબક્કો.

પ્રથમ તબક્કોઠંડકનો તબક્કો છે, જ્યાં અગ્નિશામક છોડ્યા પછી બેટરીની સપાટીનું તાપમાન ઘટે છે. આ મુખ્યત્વે બે કારણોસર છે:

• બેટરી વેન્ટિંગ: લિથિયમ-આયન બેટરીના થર્મલ રનઅવે પહેલાં, બેટરીની અંદર મોટી માત્રામાં અલ્કેન્સ અને CO2 ગેસ એકઠા થાય છે. જ્યારે બેટરી તેની દબાણ મર્યાદા સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સલામતી વાલ્વ ખુલે છે, જે ઉચ્ચ દબાણવાળા ગેસને મુક્ત કરે છે. આ ગેસ બેટરીની અંદર સક્રિય પદાર્થોનું વહન કરે છે જ્યારે બેટરીને થોડી ઠંડક અસર પણ પૂરી પાડે છે.
• અગ્નિશામકની અસર: અગ્નિશામકની ઠંડકની અસર મુખ્યત્વે બે ભાગોમાંથી આવે છે: તબક્કામાં ફેરફાર દરમિયાન ગરમીનું શોષણ અને રાસાયણિક અલગતા અસર. તબક્કો ફેરફાર ગરમીનું શોષણ બેટરી દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને સીધી રીતે દૂર કરે છે, જ્યારે રાસાયણિક અલગતાની અસર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં વિક્ષેપ કરીને આડકતરી રીતે ગરમીનું ઉત્પાદન ઘટાડે છે. પાણી તેની ઉચ્ચ વિશિષ્ટ ઉષ્મા ક્ષમતાને કારણે સૌથી નોંધપાત્ર ઠંડક અસર ધરાવે છે, જે તેને ઝડપથી મોટી માત્રામાં ગરમી શોષી લે છે. Perfluorohexane અનુસરે છે, જ્યારે HFC-227ea, CO2, અને ABC ડ્રાય પાવડર નોંધપાત્ર ઠંડકની અસરો દર્શાવતા નથી, જે અગ્નિશામકની પ્રકૃતિ અને પદ્ધતિ સાથે સંબંધિત છે.

બીજો તબક્કો તાપમાનમાં ઝડપી વધારો થવાનો તબક્કો છે, જ્યાં બેટરીનું તાપમાન તેના ન્યૂનતમ મૂલ્યથી તેની ટોચ પર ઝડપથી વધે છે. કારણ કે અગ્નિશામક બૅટરીની અંદરના વિઘટનની પ્રતિક્રિયાને સંપૂર્ણપણે રોકી શકતા નથી, અને મોટાભાગના અગ્નિશામકોમાં નબળી ઠંડક અસરો હોય છે, બેટરીનું તાપમાન વિવિધ અગ્નિશામકો માટે લગભગ ઊભી ઉપરનું વલણ દર્શાવે છે. ટૂંકા ગાળામાં, બેટરીનું તાપમાન તેની ટોચ પર વધે છે.

આ તબક્કામાં, બેટરીના તાપમાનમાં વધારો અટકાવવા માટે વિવિધ અગ્નિશામકોની અસરકારકતામાં નોંધપાત્ર તફાવત છે. ઉતરતા ક્રમમાં અસરકારકતા પાણી > પરફ્લુરોહેક્સેન > HFC-227ea > ABC ડ્રાય પાવડર > CO2 છે. જ્યારે બેટરીનું તાપમાન ધીમે ધીમે વધે છે, ત્યારે તે બેટરીની આગની ચેતવણી માટે વધુ પ્રતિભાવ સમય અને ઓપરેટરો માટે વધુ પ્રતિક્રિયા સમય પૂરો પાડે છે.

નિષ્કર્ષ

1. CO2: CO2 જેવા અગ્નિશામક તત્વો, જે મુખ્યત્વે ગૂંગળામણ અને અલગતા દ્વારા કાર્ય કરે છે, બેટરીની આગ પર નબળી અવરોધક અસરો ધરાવે છે. આ અભ્યાસમાં, CO2 સાથે ગંભીર પુનઃપ્રાપ્તિની ઘટના બની, જે તેને લિથિયમ બેટરીની આગ માટે અયોગ્ય બનાવે છે.
2. ABC ડ્રાય પાવડર / HFC-227ea: ABC ડ્રાય પાવડર અને HFC-227ea અગ્નિશામક, જે મુખ્યત્વે અલગતા અને રાસાયણિક દમન દ્વારા કાર્ય કરે છે, તે બેટરીની અંદરની સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓને અમુક અંશે આંશિક રીતે અટકાવી શકે છે. તેઓ CO2 કરતાં થોડી વધુ સારી અસર ધરાવે છે, પરંતુ તેમની પાસે ઠંડકની અસરોનો અભાવ હોવાથી અને બેટરીમાં આંતરિક પ્રતિક્રિયાઓને સંપૂર્ણપણે અવરોધિત કરી શકતી નથી, અગ્નિશામક છોડ્યા પછી પણ બેટરીનું તાપમાન ઝડપથી વધે છે.
3. Perfluorohexane: Perfluorohexane માત્ર બેટરીની આંતરિક પ્રતિક્રિયાઓને જ અવરોધતું નથી પણ બાષ્પીભવન દ્વારા ગરમીનું શોષણ પણ કરે છે. તેથી, બેટરીની આગ પર તેની અવરોધક અસર અન્ય અગ્નિશામકો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે સારી છે.
4. પાણી: તમામ અગ્નિશામક તત્વોમાં, પાણી સૌથી સ્પષ્ટ અગ્નિશામક અસર ધરાવે છે. આ મુખ્યત્વે એટલા માટે છે કારણ કે પાણીમાં મોટી ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા હોય છે, જે તેને ઝડપથી મોટી માત્રામાં ગરમી શોષી લે છે. આ બેટરીની અંદર બિનપ્રક્રિયા ન કરેલા સક્રિય પદાર્થોને ઠંડુ કરે છે, જેનાથી તાપમાનમાં વધુ વધારો થતો અટકાવે છે. જો કે, પાણી બેટરીને નોંધપાત્ર નુકસાન પહોંચાડે છે અને તેની કોઈ ઇન્સ્યુલેશન અસર નથી, તેથી તેનો ઉપયોગ અત્યંત સાવધ હોવો જોઈએ.

આપણે શું પસંદ કરવું જોઈએ?

અમે હાલમાં બજારમાં ઉપલબ્ધ કેટલાક એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ ઉત્પાદકો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી ફાયર પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ્સનું સર્વેક્ષણ કર્યું છે, જેમાં મુખ્યત્વે નીચેના અગ્નિશામક ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

• પરફ્લુરોહેક્સેન + પાણી
• એરોસોલ + પાણી

તે જોઈ શકાય છેસિનર્જિસ્ટિક અગ્નિશામક એજન્ટો લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદકો માટે મુખ્ય પ્રવાહ છે. ઉદાહરણ તરીકે Perfluorohexane + Water લેવાથી, Perfluorohexane ખુલ્લી જ્વાળાઓને ઝડપથી ઓલવી શકે છે, બેટરી સાથેના પાણીના ઝીણા ઝાકળના સંપર્કને સરળ બનાવે છે, જ્યારે પાણીની ઝીણી ઝાકળ અસરકારક રીતે તેને ઠંડુ કરી શકે છે. એકલ અગ્નિશામક એજન્ટના ઉપયોગની તુલનામાં સહકારી કામગીરી વધુ સારી અગ્નિશામક અને ઠંડક અસરો ધરાવે છે. હાલમાં, EU ના નવા બેટરી રેગ્યુલેશનમાં ઉપલબ્ધ અગ્નિશામક એજન્ટોનો સમાવેશ કરવા માટે ભાવિ બેટરી લેબલની જરૂર છે. ઉત્પાદકોએ પણ તેમના ઉત્પાદનો, સ્થાનિક નિયમો અને અસરકારકતાના આધારે યોગ્ય અગ્નિશામક એજન્ટ પસંદ કરવાની જરૂર છે.