Как опытный инженер-механик, переживший немало штормов (как в прямом, так и в переносном смысле), я не могу не поделиться некоторыми мыслями о не очень солнечной стороне нашего электрифицированного общества — безопасности аккумуляторов во время ураганов и наводнений.
Ураганы «Хелен» и «Милтон» 2024 года вызвали сильные наводнения на юго-востоке в сентябре и октябре, в результате чего здания были смещены с фундамента, повредили дороги и мосты, а также привели к пожарам в многочисленных электромобилях и других устройствах с батарейным питанием, таких как скутеры и тележки для гольфа.
По подсчетам, сообщалось, что 11 электромобилей и 48 литий-ионных аккумуляторов загорелись после контакта с соленой водой от урагана Хелен. В некоторых случаях эти пожары распространялись даже на близлежащие дома.
Когда литий-ионный аккумулятор загорается, он выделяет вредные газы, интенсивно горит, и его сложно потушить. Во многих случаях пожарным приходится позволить огню догореть естественным путем.
Когда батареи погружаются в соленую воду, они могут представлять потенциальную опасность, как описал начальник пожарной охраны штата Флорида Джимми Патронис. Это связано с тем, что при затоплении аккумулятора пожар не всегда возникает мгновенно. Национальная администрация безопасности дорожного движения сообщила, что около 36 электромобилей (EV), которые были затоплены во время урагана «Иэн» во Флориде в 2022 году, впоследствии загорелись, причем некоторые инциденты произошли даже на бортовых прицепах после урагана.
Большое количество людей не обращают внимания на связанный с ними риск, поскольку литий-ионные аккумуляторы широко используются в электромобилях (EV) и гибридных автомобилях, электрических велосипедах и скутерах, электрических газонокосилках и аккумуляторных электроинструментах.
Как инженер-механик, я сосредоточен на решении проблем безопасности аккумуляторов по мере нашего перехода к обществу, работающему на электричестве. Вот некоторая важная информация, которую должен знать каждый владелец относительно воды и потенциальной опасности возгорания, связанного с аккумулятором:
Угроза соленой воды
Пожары литий-ионных аккумуляторов часто вызываются цепной реакцией, называемой тепловым выходом из-под контроля, которая включает в себя множественные химические реакции с выделением тепла, происходящие внутри элемента аккумулятора.
Обычно литий-ионный аккумулятор в обычных условиях выходит из-под перегрева не чаще одного раза на каждые 10 миллионов использований. Однако этот риск значительно возрастает, если батарея подвергается электрическому, тепловому или механическому давлению – например, в результате короткого замыкания, перегрева или прокола.
Аккумуляторы сталкиваются с особыми проблемами при работе с соленой водой из-за ее проводящей природы. Растворенная в воде соль позволяет легко течь электричеству. Напротив, пресная вода имеет низкую проводимость, но электропроводность морской воды может быть в тысячу раз выше, чем у пресной воды.
В корпусах аккумуляторных батарей электромобилей (EV) обычно используются прокладки для создания герметичного барьера от окружающей среды. Обычно они имеют степень водонепроницаемости IP66 или IP67. Однако эти рейтинги обеспечивают устойчивость к проникновению воды только при определенных условиях; они не гарантируют, что аккумулятор будет полностью водонепроницаемым при погружении в воду на длительное время, например более 30 минут.
Аккумуляторные блоки имеют несколько отверстий, которые уравновешивают давление внутри них и обеспечивают подачу и вывод энергии. Эти отверстия потенциально могут позволить воде просочиться в корпус рюкзака. Плохое качество уплотнений и производственные дефекты могут привести к тому, что вода попадет в аккумуляторную батарею, если она погружена в воду.
Как вода приводит к огню
У каждой батареи есть два разных конца: один помечен символом «+», обозначающим положительный заряд, а другой имеет знак «-», обозначающий отрицательный заряд. Когда эти клеммы подключаются к устройству, которому для выполнения задач требуется электричество, например к лампочке, инициируются внутренние химические реакции. Эти реакции заставляют электроны перемещаться от отрицательной клеммы к положительной, создавая тем самым электрический ток и высвобождая накопленную энергию батареи.
Электроны движутся между клеммами батареи, поскольку химические реакции внутри батареи создают разные электрические потенциалы между двумя клеммами. Эта разница также известна как напряжение. Когда соленая вода вступает в контакт с металлическими клеммами аккумулятора с разными электрическими потенциалами, в аккумуляторе может произойти короткое замыкание, вызывающее быструю коррозию и электрическую дугу, а также генерацию чрезмерного тока и тепла. Чем более проводящая жидкость проникает в аккумуляторный блок, тем выше ток короткого замыкания и скорость коррозии.
Внутри аккумуляторного блока происходят быстрые химические реакции, вызывающие образование водорода и кислорода, которые разъедают металлические компоненты на положительной стороне батареи и откладывают эти материалы на отрицательной стороне. Даже когда вода испаряется, эти накопленные материалы могут создавать внутренние мосты, которые могут проводить электричество, что приводит к ситуации отложенного перегрева, известной как тепловой разгон. Важно отметить, что пожар может возникнуть через несколько дней после того, как аккумулятор насытится водой.
Полностью разряженный аккумулятор не всегда может быть безопасным во время затопления, поскольку даже когда он полностью разряжен, литий-ионный элемент поддерживает разность потенциалов примерно в 3 В между его положительными и отрицательными клеммами. В результате через них может протекать небольшое количество тока. В конфигурации батареи, обычно встречающейся в электромобилях, где несколько ячеек соединены последовательно для увеличения напряжения, этого остаточного напряжения все равно может быть достаточно для запуска этих химических реакций.
Несколько исследователей, в том числе мои коллеги по команде и я, пытаются расшифровать конкретную цепочку происшествий внутри аккумуляторной батареи, которая может воспламениться при контакте с соленой водой, что потенциально может привести к неконтролируемому повышению температуры, известному как тепловой разгон. Одновременно мы изучаем методы минимизации опасности возгорания, связанной с залитыми аккумуляторными блоками.
Как энтузиаст, я мог бы изучить улучшенные методы герметизации аккумуляторных блоков, рассмотреть возможность перехода на более устойчивые к коррозии материалы для клемм аккумуляторной батареи и даже нанести водонепроницаемые покрытия на внутренние открытые клеммы аккумуляторной батареи – и все это в целях повышения долговечности и долговечности. производительность.
Что следует знать владельцам электромобилей
В целом, электромобилями (EV) безопасно управлять и владеть ими в большинстве условий. Тем не менее, в экстремальных ситуациях, таких как ураганы или наводнения, крайне важно предотвратить намокание аккумуляторных блоков электромобилей, особенно если они вступают в контакт с соленой водой. Этот совет применим не только к электромобилям, но и к другим устройствам, в которых используются литий-ионные аккумуляторы.
Проще говоря, для электромобилей (EV) крайне важно убрать их из мест, подверженных наводнениям, или припарковать их на возвышенности до того, как вода поднимется. Небольшие предметы, такие как электронные велосипеды и электроинструменты, можно брать наверх в зданиях или размещать на верхних полках, чтобы сохранить их в безопасности во время потенциального наводнения.
Если ваш электромобиль (EV) находился в воде в течение длительного времени, особенно в соленой воде, консультанты по безопасности советуют рассматривать его как потенциальную опасность возгорания и переместить его на открытое пространство подальше от других ценных вещей. Избегайте попыток включить его или управлять им. Вместо этого свяжитесь с производителем для проверки и оценки повреждения аккумулятора.
В большинстве случаев электромобиль, погруженный в воду, может потребовать буксировки для тщательного осмотра. Однако крайне важно избегать перемещения транспортного средства до того, как оно будет проверено профессионалом, поскольку тепловой выход может произойти даже через несколько часов после погружения.
Смотрите также
- Домоседы выбирают эти дешевые вещи, которые делают ваш дом намного лучше
- Trainspotting – стальная книга 4K UHD/BLU-RAY
- Этот неистовый носорог «Гладиатор II» и дрожжевые бабуины…
- 55 странных и дешевых вещей, о которых вы не знали, которые сделают ваш дом намного лучше
- Климатологи утверждают, что пришло время планировать худшее потепление
- Может ли стресс действительно вызвать седину?
- У нового девиза Xbox есть один явный недостаток
- Почему мы не можем отказаться от диетической колы? Напиток взламывает наш мозг разными способами
- «Вторжение» — ОГРАНИЧЕННАЯ ВЕРСИЯ 4K UHD / BLU-RAY
- «Мы любим тебя и очень по тебе скучаем»: дети Дидди чтят покойную маму Ким Портер в ее шестую годовщину смерти
2024-11-21 16:58