Litiozko baterien segurtasuna beti izan da kezka bat industrian. Materialen egitura berezia eta funtzionamendu-ingurune konplexua direla eta, sute-istripu bat gertatuz gero, ekipoen kalteak, ondasunak galtzea eta biktimak ere eragingo ditu. Litiozko bateriaren sua gertatu ondoren, botatzea zaila da, denbora luzea hartzen du eta askotan gas toxiko kopuru handia sortzen da. Hori dela eta, sua itzaltzeak modu eraginkorrean kontrolatu dezake suaren hedapena, erreketa handia saihestu eta langileei ihes egiteko denbora gehiago eman diezaieke.

Litio-ioizko baterien ihes-prozesu termikoan, kea, sua eta baita leherketak ere gertatzen dira. Hori dela eta, ihes termikoaren eta difusioaren arazoa kontrolatzea litiozko bateriaren produktuek erabilera-prozesuan duten erronka nagusia bihurtu da. Suak itzaltzeko teknologia egokia aukeratzeak bateriaren ihes termikoaren hedapena saihestu dezake, eta horrek garrantzi handia du suteak ezabatzeko.

Artikulu honek gaur egun merkatuan dauden su-itzalgailu eta itzaltze-mekanismo nagusiak aurkeztuko ditu, eta su-itzalgailu mota ezberdinen abantailak eta desabantailak aztertuko dira.

Su-itzalgailu motak

Gaur egun, merkatuan dauden su-itzalgailuak, batez ere, gas-itzalgailuetan, uretan oinarritutako su-itzalgailuetan, aerosol-itzalgailuetan eta hauts lehorreko su-itzalgailuetan banatzen dira. Jarraian, su-itzalgailu mota bakoitzaren kodeak eta ezaugarrien sarrera dago.

Perfluorohexanoa: Perfluorohexanoa ELGAren eta AEBetako EPAren PFAS inbentarioan zerrendatu da. Hori dela eta, perfluorohexanoa sua itzaltzeko agente gisa erabiltzeak tokiko legeak eta arauak bete behar ditu eta ingurumena arautzeko agentziekin komunikatu behar da. Deskonposizio termikoan perfluorohexanoaren produktuak berotegi-efektuko gasak direnez, ez da egokia epe luzerako, dosi handietan, etengabeko ihinztadura egiteko. Ura ihinztatzeko sistema batekin batera erabiltzea gomendatzen da.

Trifluorometanoa:Trifluorometano-agenteak fabrikatzaile gutxi batzuek bakarrik ekoizten dituzte, eta ez dago suak itzaltzeko agente mota hau arautzen duen arau nazional zehatzik. Mantentze-kostua altua da, beraz, ez da gomendagarria erabiltzea.

Hexafluoropropanoa:Agente itzaltzaile honek gailuak edo ekipoak hondatzeko joera du erabileran zehar, eta berotze globalaren potentziala (GWP) nahiko altua da. Hori dela eta, hexafluoropropanoa suak itzaltzeko trantsiziozko agente gisa soilik erabil daiteke.

Heptafluoropropanoa:Berotegi efektua dela eta, pixkanaka-pixkanaka hainbat herrialdetan murrizten ari dira eta ezabatzeari aurre egingo diote. Gaur egun, heptafluoropropano-agenteak eten egin dira, eta horrek arazoak ekarriko ditu mantentze-lanetan dauden heptafluoropropano-sistemak berriz betetzeko. Hori dela eta, ez da gomendagarria erabiltzea.

Gas geldoa:IG 01, IG 100, IG 55, IG 541 barne, horien artean IG 541 gehiago erabiltzen da eta nazioartean aitortzen da suak itzaltzeko agente berde eta ingurumena errespetatzen duena. Hala ere, eraikuntza-kostu altua, gas-bonuen eskaera handia eta espazio handia okupatzearen desabantailak ditu.

Uretan oinarritutako agentea:Ur-laino finko su-itzalgailuak oso erabiliak dira eta hozte-efektu onena dute. Hau da, batez ere, urak bero-ahalmen espezifiko handia duelako, eta horrek bero kantitate handia azkar xurga dezake, bateriaren barruan erreakzionatu gabeko substantzia aktiboak hoztu eta tenperatura igoera gehiago galaraziz. Hala ere, urak kalte handiak eragiten ditu bateriei eta ez da isolatzailea, bateriaren zirkuitu laburrak eragiten ditu.

Aerosolak:Ingurumenarekiko errespetua, ez-toxikotasuna, kostu baxua eta mantentze erraza direla eta, aerosolak sua itzaltzeko agente nagusi bihurtu da. Hala ere, hautatutako aerosolak NBEko araudiak eta tokiko lege eta arauak bete behar ditu, eta tokiko produktu nazionalaren ziurtagiria behar da. Hala ere, aerosolek ez dute hozteko gaitasunik, eta aplikazioan zehar, bateriaren tenperatura nahiko altua izaten jarraitzen du. Sua itzaltzeko agenteak askatzeari uzten dionean, bateria berriz pizteko joera du.

Su-itzalgailuen eraginkortasuna

Txinako Zientzia eta Teknologia Unibertsitateko Suzko Zientziaren Estatuko Giltza Laborategiak ikerketa bat egin zuen ABC hauts lehorren, heptafluoropropanoaren, uraren, perfluorohexanoaren eta CO2 su-itzalgailuen su-itzalgailuen 38A litio-ioizko bateria batean suak itzaltzeko efektuak alderatuz.

Suak itzaltzeko prozesuen konparaketa

ABC hauts lehorra, heptafluoropropanoa, ura eta perfluorohexanoa bateria-suak azkar itzali ditzakete berriro piztu gabe. Hala ere, CO2 su-itzalgailuek ezin dute baterien suteak modu eraginkorrean itzali eta piztea eragin dezakete.

Suteak itzaltzeko emaitzen konparaketa

Ihesaldi termikoaren ondoren, litiozko baterien portaera su-itzalgailuen eraginpean gutxi gorabehera hiru fasetan bana daiteke: hozte-etapa, tenperatura igoera azkarreko etapa eta tenperatura moteleko jaitsiera-etapa.

Lehenengo etapahozte-etapa da, non bateriaren gainazaleko tenperatura jaisten den su-itzalgailua askatu ondoren. Hau, batez ere, bi arrazoirengatik gertatzen da:

• Baterien aireztapena: litio-ioizko baterien ihes termikoaren aurretik, alkano eta CO2 gas kopuru handia pilatzen da bateriaren barruan. Bateria bere presioaren mugara iristen denean, segurtasun-balbula irekitzen da, presio handiko gasa askatuz. Gas honek bateriaren barneko substantzia aktiboak eramaten ditu bateriari hozte-efektu bat ematen dion bitartean.
• Su-itzalgailuaren eragina: Su-itzalgailuaren hozte-efektua bi ataletatik dator nagusiki: fase-aldaketan beroa xurgatzea eta isolamendu kimikoa. Fase-aldaketaren bero-xurgapenak zuzenean kentzen du bateriak sortutako beroa, eta isolamendu kimikoaren efektuak zeharka murrizten du, berriz, erreakzio kimikoak eteten. Urak hozte-efektu esanguratsuena du bero-ahalmen espezifiko handia duelako, bero kantitate handia azkar xurgatzen duelako. Perfluorohexanoak jarraitzen du, HFC-227ea, CO2 eta ABC hauts lehorrak ez duten hozte-efektu nabarmenik erakusten, su-itzalgailuen izaera eta mekanismoarekin lotuta dagoen bitartean.

Bigarren etapa tenperatura igoera azkarreko etapa da, non bateriaren tenperatura azkar igotzen den bere balio minimotik gailurreraino. Su-itzalgailuek bateriaren barneko deskonposizio-erreakzioa erabat gelditu ezin dutenez eta su-itzalgailu gehienek hozte-efektu txarrak dituztenez, bateriaren tenperaturak goranzko joera ia bertikala erakusten du su-itzalgailu desberdinentzat. Epe laburrean, bateriaren tenperatura gorenera igotzen da.

Etapa honetan, desberdintasun handia dago bateriaren tenperaturaren igoera eragozteko su-itzalgailu desberdinen eraginkortasunean. Beheranzko ordenan eraginkortasuna ura > perfluorohexanoa > HFC-227ea > ABC hauts lehorra > CO2 da. Bateriaren tenperatura poliki-poliki igotzen denean, erantzun denbora gehiago ematen die bateriaren sutearen abisuari eta erreakzio denbora gehiago operadoreei.

Ondorioa

1. CO2: CO2 bezalako su-itzalgailuek, batez ere itotzearen eta isolamenduaren bidez jarduten dutenak, efektu inhibitzaile eskasak dituzte bateriaren suteetan. Ikerketa honetan, CO2-arekin pizte-fenomeno larriak gertatu ziren, litiozko baterien suteetarako desegokia bihurtuz.
2. ABC hauts lehorra / HFC-227ea: ABC hauts lehorra eta HFC-227ea su-itzalgailuak, batez ere isolamenduaren eta kentze kimikoaren bidez jarduten dutenak, bateriaren barruko kate-erreakzioak neurri batean eragotzi ditzakete neurri batean. CO2-ak baino efektu apur bat hobea dute, baina hozte-efekturik ez dutenez eta bateriaren barne-erreakzioak guztiz blokeatu ezin dituztenez, bateriaren tenperatura azkar igotzen da su-itzaltzailea askatu ondoren.
3. Perfluorohexanoa: perfluorohexanoak bateriaren barneko erreakzioak blokeatzeaz gain, beroa xurgatzen du lurruntzearen bidez. Hori dela eta, bateriaren suteetan duen eragin inhibitzailea beste su-itzalgailu batzuek baino nabarmen hobea da.
4. Ura: Su-itzalgailu guztien artean, urak du su-itzaltzeko efektu nabarmenena. Hau da, batez ere, urak bero-ahalmen espezifiko handia duelako, bero kantitate handia azkar xurgatzen duelako. Honek bateriaren barruan erreakzionatu gabeko substantzia aktiboak hozten ditu, eta horrela tenperatura igoera gehiago galarazten du. Hala ere, urak kalte handiak eragiten ditu bateriei eta ez du isolamendu-efekturik, beraz, bere erabilera oso kontuz ibili behar da.

Zer aukeratu behar dugu?

Gaur egun merkatuan dauden energia biltegiratzeko hainbat fabrikatzailek erabiltzen dituzten suteak babesteko sistemak aztertu ditugu, batez ere suteak itzaltzeko irtenbide hauek erabiliz:

• Perfluorohexanoa + Ura
• Aerosol + Ura

Hori ikusi daitekesuak itzaltzeko agente sinergikoak litiozko bateriaren fabrikatzaileen joera nagusia dira. Perfluorohexano + Ura adibide gisa hartuta, Perfluorohexaneak sugar irekiak azkar itzal ditzake, ur-laino finaren kontaktua bateriarekin erraztuz, eta ur-laino finak modu eraginkorrean hozten duen bitartean. Funtzionamendu kooperatiboak sua itzaltzeko eta hozteko efektu hobeak ditu sua itzaltzeko agente bakarra erabiltzearekin alderatuta. Gaur egun, EBko Baterien Araudi Berriak etorkizuneko baterien etiketetan suak itzaltzeko erabilgarri dauden agenteak sartzea eskatzen du. Fabrikatzaileek, gainera, sua itzaltzeko agente egokia aukeratu behar dute beren produktuen, tokiko araudiaren eta eraginkortasunaren arabera.