Das Pariser Abkommen über den Klimawandel verpflichtet die Staaten, ihre Treibhausgasemissionen und ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, was sie dazu veranlasst, in erneuerbare Energien wie Sonne und Wind zu investieren und diese zu nutzen. Allerdings scheint die Sonne nicht immer, und es ist nicht immer windig - oder es kann sehr sonnig oder windig sein, was zu einer Überversorgung des Netzes führt. Um sicherzustellen, dass die erneuerbaren Energien optimal genutzt werden, wird die überschüssige Energie, die sie erzeugen (d. h. die zu diesem Zeitpunkt nicht für das Netz benötigt wird), in lokalen Speicheranlagen in Form von großen Batterien gespeichert. Diese geben die Energie zu einem späteren Zeitpunkt frei - wenn das Netz mehr Strom benötigt oder wenn weniger Sonne oder Wind vorhanden sind, z. B. in bewölkten Nächten oder an ruhigen, trüben Tagen. Diese Batterien können jedoch nur für einige Stunden (zwischen 1 und 12) Energie abgeben, so dass ihr Einsatz auf den kurzfristigen Bedarf an Energie beschränkt ist.
Batterien sind ein wirksames Mittel zur Verringerung von Stromausfällen, da sie auch überschüssige Energie aus dem herkömmlichen Netz speichern können. Die in den Batterien gespeicherte Energie kann immer dann freigesetzt werden, wenn eine große Menge an Strom benötigt wird, z. B. bei einem Stromausfall in einem Rechenzentrum, um Datenverluste zu verhindern, oder als Reservestromversorgung für ein Krankenhaus oder eine militärische Anwendung, um die Kontinuität lebenswichtiger Dienste zu gewährleisten. Großbatterien können auch eingesetzt werden, um kurzfristige Bedarfslücken im Netz zu schließen. Diese Batteriezusammensetzungen können auch in kleineren Größen für den Antrieb von Elektroautos verwendet werden und können weiter verkleinert werden, um kommerzielle Produkte wie Telefone, Tablets, Laptops, Lautsprecher und - natürlich - persönliche Gasdetektoren zu betreiben.
Die Batterietechnologien können in vier Hauptkategorien unterteilt werden:
Chemikalien - z. B. Ammoniak, Wasserstoff, Methanol und synthetischer Kraftstoff
Elektrochemisch - Bleisäure, Lithium-Ionen, Na-Cd, Na-Ionen
Elektrisch - Superkondensatoren, supraleitende Magnetspeicher
Mechanisch - Druckluft, gepumptes Wasser, Schwerkraft
Typische Prozesse und damit verbundene Probleme bei der Gaserkennung
Ein großes Problem ergibt sich, wenn statische Elektrizität oder ein fehlerhaftes Ladegerät die Schutzschaltung der Batterie zerstört hat. Eine solche Beschädigung kann dazu führen, dass die Halbleiterschalter dauerhaft in die EIN-Position geschaltet werden, ohne dass der Benutzer dies bemerkt. Eine Batterie mit einer defekten Schutzschaltung kann normal funktionieren, bietet aber keinen Schutz vor Kurzschlüssen.
An diesem Punkt kann ein Gasdetektionssystem feststellen, ob ein Fehler vorliegt, und kann in einer Rückkopplungsschleife eingesetzt werden, um den Strom abzuschalten, den Raum abzudichten und ein Inertgas (z. B. Stickstoff) in den Bereich zu leiten, um einen Brand oder eine Explosion zu verhindern.
Das thermische Durchgehen von Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Zellen hat zahlreiche Brände verursacht. Studien haben ergeben, dass die Brände durch die entflammbaren Gase ausgelöst werden, die während des thermischen Durchgehens aus den Batterien austreten.
Der Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie ist entflammbar und enthält im Allgemeinen Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6) oder andere fluorhaltige Li-Salze. Im Falle einer Überhitzung verdampft der Elektrolyt und wird schließlich aus den Batteriezellen ausgestoßen. Forscher haben festgestellt, dass handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien bei einem Brand beträchtliche Mengen an Fluorwasserstoff (HF) freisetzen können und dass die Emissionsraten je nach Batterietyp und Ladezustand (SOC) variieren. Fluorwasserstoff kann die Haut durchdringen und tiefes Hautgewebe und sogar Knochen und Blut angreifen. Selbst bei minimaler Exposition können Schmerzen und Symptome erst nach mehreren Stunden auftreten, wenn die Schäden bereits extrem sind.
Da Wasserstoff-Brennstoffzellen als Alternative zu fossilen Brennstoffen immer beliebter werden, ist es wichtig, sich der Gefahren von Wasserstoff bewusst zu sein. Wie alle Brennstoffe ist auch Wasserstoff leicht entflammbar, und wenn er ausläuft, besteht echte Brandgefahr.
Herkömmliche Blei-Säure-Batterien erzeugen beim Aufladen Wasserstoff. Diese Batterien werden in der Regel gemeinsam geladen, manchmal im selben Raum oder Bereich, was zu einem Explosionsrisiko führen kann, insbesondere wenn der Raum nicht richtig belüftet ist.
Bei den meisten Wasserstoffanwendungen können aus Sicherheitsgründen keine Geruchsstoffe verwendet werden, da sich Wasserstoff schneller verflüchtigt als Geruchsstoffe. Für Wasserstofftankstellen gelten Sicherheitsnormen, die für alle Mitarbeiter eine angemessene Schutzausrüstung vorschreiben. Dazu gehören Personendetektoren, die sowohl den Wasserstoffgehalt in ppm als auch den %LEL-Wert erkennen können. Die Standardalarmstufen sind auf 20 % und 40 % UEG (4 % des Volumens) eingestellt, aber bei manchen Anwendungen kann ein benutzerdefinierter PPM-Bereich und eine benutzerdefinierte Alarmstufe erforderlich sein, um Wasserstoffansammlungen schnell zu erkennen.
