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 Anwendungen umfassen Batteriespeicherung, Transport und Schweißen und können in vier Hauptkategorien unterteilt werden: Chemisch - z. B. Ammoniak, Wasserstoff, Methanol und synthetische Kraftstoffe, elektrochemisch - Bleisäure, Lithium-Ionen, Na-Cd, Na-Ionen, elektrisch - Superkondensatoren, supraleitende Magnetspeicher und mechanisch - Druckluft, gepumptes Wasser, Schwerkraft.
Gasgefahren
Brände von Li-Ionen-Batterien
Ein großes Problem ergibt sich, wenn statische Elektrizität oder ein fehlerhaftes Ladegerät die Batterieschutzschaltung beschädigt. Diese Beschädigung kann dazu führen, dass die Halbleiterschalter ohne Wissen des Benutzers in die EIN-Stellung geschaltet werden. Eine Batterie mit einer defekten Schutzschaltung kann zwar normal funktionieren, bietet aber möglicherweise keinen Schutz vor Kurzschlüssen. Ein Gasdetektionssystem kann feststellen, ob ein Fehler vorliegt, und kann in einer Rückkopplungsschleife verwendet werden, um die Stromversorgung abzuschalten, den Raum abzudichten und ein Inertgas (z. B. Stickstoff) in den Bereich freizusetzen, um einen Brand oder eine Explosion zu verhindern.
Austritt von giftigen Gasen vor dem thermischen Durchgehen
Das thermische Durchgehen von Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Zellen hat zu mehreren Bränden geführt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Brände durch entflammbare Gase ausgelöst werden, die während des thermischen Durchgehens aus den Batterien austreten. Der Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie ist brennbar und enthält in der Regel 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.
Wasserstoff und Explosionsgefahr
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 entzündlich, und wenn er ausläuft, besteht echte Brandgefahr. Herkömmliche Blei-Säure-Batterien produzieren Wasserstoff, wenn sie geladen werden. Diese Batterien werden in der Regel gemeinsam aufgeladen, manchmal im selben Raum oder Bereich, was zu einer Explosionsgefahr 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 eine angemessene Schutzausrüstung für alle Mitarbeiter vorschreiben. Dazu gehören Personendetektoren, die in der Lage sind, sowohl den Wasserstoffgehalt in ppm als auch den %LEL-Wert zu erkennen. Die Standardalarmstufen sind auf 20 % und 40 % UEG, d. h. 4 % des Volumens, eingestellt, aber bei einigen Anwendungen kann ein benutzerdefinierter PPM-Bereich und eine benutzerdefinierte Alarmstufe erforderlich sein, um Wasserstoffansammlungen schnell zu erkennen.
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