1. Cơ chế hoạt động của bình chữa cháy ORION
Dung dịch chất chữa cháy ORION là dung dịch chất tạo bọt chữa cháy cô đặc kết hợp với những khoáng chất tự nhiên, mang đến giải pháp làm mát bề mặt và ức chế tế bào pin Lithium-ion, hấp thụ hiệu quả khí độc sinh ra từ đám cháy.
Cơ chế dập cháy:
Hấp thụ khí độc và khói từ đám cháy LIB
Suốt quá trình Pin Lithium-ion khi cháy/nổ sẽ sinh ra nhiều loại khí độc tính cao, gây hại cho sinh vật và môi trường xung quanh. ORION có khả năng hấp thụ tối đa các khí độc thoát ra trong quá trình cháy pin Lithium-ion do ORION sẽ nhanh chóng hấp thụ các hạt khói và các phân tử khí độc hại có thể liên kết dễ dàng với các giọt nước có kích thước vi mô, do đó có thể nhanh chóng làm giảm lượng khí độc trong khói sinh ra
Làm mát
Chất chữa cháy có thành phần chính là nước ngay lập tức làm mát bề mặt tế bào pin Lithium-ion đang cháy và các tế bào pin xung quanh.
Cách ly
Sau khi nước bay hơi hết do nhiệt toả ra từ pin, một lớp màng đặc biệt tạo bởi chất tạo bọt chữa cháy kết hợp với những khoáng chất tự nhiên bao bọc ngoài các tế bào pin đang cháy. Với khả năng chịu nhiệt tối ưu, ORION hình thành một “áo chắn” nhiệt tuyệt vời trước nhiệt độ tập trung cao từ pin Lithium-ion triệt tiêu nguồn Oxy từ không khí, ngăn ngừa bức xạ nhiệt truyền sang tế bào pin khác.
Ngăn phản ứng dây chuyền
ORION gồm các khoáng chất đặc biệt sẽ chui sâu vào tế bào pin nhờ tính linh động của dung dịch gốc nước, ức chế phản ứng dây chuyền được xúc tác bởi ion Li+, qua đó ngăn chặn phản ứng phân huỷ chất điện môi.
2. Phương án sử dụng dập cháy
Người viết nhấn mạnh rằng ORION phù hợp ứng dụng vào các hệ thống chữa cháy và các phương tiện, thiết bị chữa cháy. Trong khuôn khổ bài viết này, người viết chỉ tập trung vào ứng dụng của bình chữa cháy xách tay ORION
Với đám cháy pin điện trên xe đạp điện/ xe máy điện: Sử dụng bình chữa cháy ORION dập cháy trực tiếp
Khuyến nghị từ FPA với đám cháy LIB nhỏ[1] :
Bình chữa cháy xách tay chỉ nên được sử dụng trên các thiết bị nhỏ có thể sạc lại (như máy tính xách tay, điện thoại di động, thuốc lá điện tử, dụng cụ điện, v.v.) có chứa pin Lithium-ion đã được ngắt khỏi nguồn điện lưới. Có thể không thể dập tắt hoàn toàn nhưng việc sử dụng nước gần đó hoặc bình chữa cháy gốc nước sẽ ngăn đám cháy lan sang các vật liệu khác gần đó, trong khi có báo động.
Bằng chứng đã chỉ ra rằng chìa khóa để dập tắt thành công đám cháy pin Lithium-ion là dập tắt/dập tắt đám cháy và sau đó làm mát các tế bào lân cận tạo nên bộ/mô-đun pin.
Đối với các vụ cháy pin điện trên xe đạp điện/ xe máy điện đã được ngắt khỏi nguồn điện lưới, bình chữa cháy xách tay chuyên dụng ORION dùng phun trực tiếp vào pin, để vừa làm mát vừa tạo lớp màng chắn bền vững cách ly LIB khỏi nguồn Oxy, nhằm mục đích kiểm soát đám cháy và giảm nhiệt độ xuống dưới mức có đủ nhiệt để bùng cháy lại ngọn lửa. Loại bình chữa cháy này cung cấp một lớp màng cách nhiệt và giữ nước, khống chế nguy cơ truyền nhiệt sang các tế bào pin lân cận.
Đặc điểm chung của đám cháy pin điện trên xe đạp điện/ xe máy điện thấy được qua thực nghiệm là tốc bộ bùng cháy rất nhanh. Thông thường, trên xe đạp điện/ xe máy điện các khối pin được bảo vệ trong các hộp hoặc khoang bằng vật liệu polime, các vật liệu này sẽ nhanh chóng bắt cháy và nóng chảy để lộ ra khối pin đang bốc cháy bên trong. Khi đó, chất chữa cháy ORION sẽ dễ dàng tiếp cận và làm mát nhanh chóng khối pin đang cháy, dập tắt ngọn lửa. Đồng thời, khi nước bay hơi do hơi nóng tạo ra, các chất phụ gia trong ORION sẽ đồng thời tạo thành lớp màng bao phủ khối pin không cho pin tiếp xúc với Oxy trong không khí và lớp màng ngăn giữa các tế bào pin với nhau, để hiện tượng thoát nhiệt không thể lan truyền theo hiệu ứng domino từ tế bào pin này sang các tế bào pin lân cận. Các khoáng chất trong ORION cũng chui sâu vào trong khối LIB làm ức chế các phản ứng hóa học trong LIB, từ đó khống chế triệt để nguyên nhân gây cháy và nguy cơ cháy lại của LIB.
Vina Foam đặc biệt khuyến nghị rằng thực nghiệm chuyên môn đã cho thấy đám cháy pin điện trên xe đạp điện/ xe máy điện sẽ kèm theo các vụ nổ làm văng ra các mảnh vật chất nóng chảy rất nguy hiểm và giải phóng lượng lớn khói, khí độc. Do đó, người chữa cháy và các lực lượng phản ứng ban đầu bắt buộc phải trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ cá nhân, bao gồm cả thiết bị bảo vệ đường hô hấp.
Với đám cháy LIB trên ô tô điện: Chiến lược kép giữa ORION và nước
Khuyến nghị từ FPA với đám cháy LIB lớn[2] :
Các chiến lược kiểm soát đám cháy là sự kết hợp giữa ngăn chặn, giảm cường độ đám cháy bằng cách làm ngạt (giảm lượng Oxy) và làm mát bằng nước, để ngăn chặn đám cháy lan rộng trong khi đám cháy ban đầu cháy hết. Trong mọi trường hợp, chỉ những nhân viên/người ứng cứu khẩn cấp được đào tạo phù hợp mới nên cố gắng dập tắt đám cháy ở giai đoạn đầu (mới bắt đầu) khi thấy an toàn.
Trong trường hợp đám cháy liên quan đến khối pin Lithium-ion lớn, giống như đám cháy được sử dụng trong xe điện, đám cháy pin Lithium-ion thường chỉ được kiểm soát và dập tắt khi dịch vụ cứu hỏa và cứu hộ cung cấp một lượng lớn nước cho vật liệu đang cháy trong một thời gian đáng kể.
Có thể cần phải tiếp tục cung cấp nước làm mát cho đám cháy đã dập tắt trong nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày sau đó để ngăn lửa bùng phát trở lại. Lực lượng cứu hỏa và cứu hộ cũng có thể sử dụng chăn chữa cháy ô tô được thiết kế đặc biệt để giúp kiểm soát các vụ cháy ô tô điện.
Theo các hướng dẫn từ các Tổ chức quốc tế và trong quá trình nghiên cứu, Vina Foam không khuyến cáo chỉ sử dụng bình chữa cháy Pin Lithium-ion ORION để dập tắt các đám cháy LIB dữ dội phức tạp, nhất là các đám cháy LIB có dung lượng lớn như đám cháy LIB có thể xảy ra trên ô tô điện (sau đây gọi là EV). Theo đó, chiến lược kép giữa ORION và nước sẽ chia thành hai giai đoạn:
- Nước là chất chữa cháy ban đầu để xử lý đám cháy EV;
- Khi tiếp cận được vào khu vực pin, các bình chữa cháy pin Lithium-ion là phương án hữu hiệu để hoàn toàn khống chế đám cháy và ngăn triệt để bùng cháy lại.
Có thể thấy ở giai đoạn thứ nhất (I), khi đám cháy LIB đang dữ dội hoặc một LIB dung lượng lớn đang có dấu hiệu thoát nhiệt và nguy cơ bốc cháy, nước là phương án tối ưu, sẵn có nhất để cung cấp lượng chất làm mát đủ lớn giúp hạ nhiệt khối pin một cách tức thời, làm chậm tốc độ của các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình thoát nhiệt và nhanh chóng dập tắt ngọn lửa, triệt tiêu khói và khí độc sinh ra từ LIB, tạo tầm nhìn thuận lợi để tiếp cận xử lý LIB.
Khi đám cháy LIB hoặc LIB đang trong quá trình thoát nhiệt được hạ nhiệt và khống chế tạm thời, cần nhanh chóng di dời các thiết bị, tài sản xung quanh ra xa khỏi khu vực LIB đang gặp sự cố song song với việc tiếp tục dùng nước để làm mát LIB, Việc di dời ngay lập tức LIB ra khỏi khu vực hiện hữu gây rủi ro vì trong quá trình di chuyển có thể tác động đến LIB và tái tạo các kích thích gây thoát nhiệt.
Ở giai đoạn (II), khi LIB đã tạm thời được kiểm soát, nhiệm vụ chính của giai đoạn này là làm ức chế các phản ứng phân hủy bên trong LIB và triệt tiêu phần năng lượng còn lại trong LIB là các nguyên nhân gây bùng cháy trở lại. ORION với khả năng làm mát và tính chất hóa học đã được thử nghiệm sẽ đóng vai trò chính để khống chế hoàn toàn đám cháy LIB, bao gồm: tạo lớp màng bền chắc ngăn LIB và các chất sinh ra trong quá trình phân hủy vật chất tiếp xúc với Oxy trong không khí, ức chế phản ứng phân hủy và xâm nhập, tạo lớp màng ngăn không cho phản ứng thoát nhiệt lan truyền giữa các tế bào pin liền kề, chặn phản ứng dây chuyền. Ở giai đoạn này, các hoạt chất phụ gia ưu việt được bổ sung vào cùng nước sẽ khắc phục những hạn chế của nước trong việc ức chế quá trình phân hủy vật chất bên trong LIB, việc giải phóng ORION dưới dạng sương làm tăng đáng kể khả năng làm mát và tiết kiệm chất chữa cháy.
Việc thực hiện các nhiệm vụ trong giai đoạn (II) chỉ được thực hiện bởi lực lượng chuyên trách hoặc người đã được tào tạo chuyên môn để thực hiện nhiệm vụ đó.
Chăn chữa cháy chuyên dụng
Ở bước (I) trong phần trên, trong những trường hợp việc di dời không thể tiến hành ngay hoặc tiến hành một cách nhanh chóng, sự thiếu vắng nguồn nước chữa cháy đủ lớn để làm mát đám cháy LIB thì chống cháy lan là nhiệm vụ cấp bách đầu tiên để giảm thiểu tối đa tổn thất do đám cháy gây ra.
Chăn chữa cháy dùng cho đám cháy pin Lithium cung cấp giải pháp an toàn và hiệu quả để xử lý các đám cháy liên quan đến pin Lithium-ion. Chúng giúp bạn kiểm soát đám cháy và ngăn không cho nó lan rộng cho đến khi chờ lực lượng ứng phó khẩn cấp đến. AVD Fire đã phát triển loại chăn với khả năng chống chịu phạm vi nhiệt độ cao dành riêng cho các vụ cháy pin Lithium-ion với nhiều kích cỡ bao gồm Chăn có khả năng che phủ một chiếc xe điện có pin đang bốc cháy.
Chăn là một trong những cách hiệu quả nhất để kiểm soát tạm thời cháy pin và sau khi đặt lên pin đang cháy, chẳng hạn như xe điện, chăn được thiết kế để hỗ trợ:
Ngăn chặn sự lan truyền của lửa,
Chứa khói lan rộng và khói độc hại,
Cho phép sơ tán an toàn.
Chăn chữa cháy AVD được sản xuất từ các loại vải kỹ thuật được thiết kế để chịu được nhiệt độ cực cao trong thời gian dài cũng như đủ chắc chắn để hỗ trợ ngăn chặn các mảnh kim loại nóng có thể văng ra khỏi mô-đun pin khi xảy ra sự cố.
Tuy nhiên cần phải chú ý rằng, chiến lược kiểm soát đám cháy là sự kết hợp giữa ngăn chặn, giảm cường độ đám cháy bằng cách làm ngạt (giảm lượng Oxy) và làm mát bằng nước và chìa khóa để dập tắt thành công đám cháy pin Lithium-ion là dập tắt/dập tắt đám cháy và sau đó làm mát các tế bào lân cận tạo nên bộ/mô-đun pin. Trong khi đó, khi nhiệt độ tăng lên, một lượng nhiệt lớn tích tụ bên trong pin dẫn đến sự phân hủy vật liệu catốt và tạo ra khí Oxy nên pin sẽ vẫn tiếp tục cháy kể cả khi đã sử dụng chăn. Chăn chữa cháy dùng cho đám cháy pin Lithium có ưu điểm là khả năng chịu nhiệt vượt trội, giúp ngăn chặn nguồn cung cấp từ Oxy trong không khí đến đám cháy chứ không có chức năng làm mát.
Do đó, Vina Foam khuyến nghị rằng chăn chữa cháy chỉ là giải pháp tạm thời tại chỗ để ngăn cháy lan và tạo thêm thời gian và cơ hội cho việc sơ tán người và tài sản chứ không phải chất chữa cháy để khống chế triệt để đám cháy LIB trên ô tô điện.
Vina Foam đặc biệt khuyến nghị rằng thực nghiệm chuyên môn đã cho thấy đám cháy pin điện sẽ kèm theo các vụ nổ làm văng ra các mảnh vật chất nóng chảy rất nguy hiểm và giải phóng rất nhiều khói, khí độc. Do đó, người chữa cháy và các lực lượng phản ứng ban đầu bắt buộc phải trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ cá nhân, bao gồm cả thiết bị bảo vệ đường hô hấp.
[1] Hiệp hội Công nghiệp Cứu hỏa Anh Quốc (2020) Guidance on lithium-ion battery fires. FIA.
[2] Xuyên suốt các tài liệu của Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Anh Quốc gồm: Need to Know Guide RE2 Lithium- ion Battery Use and Storage (2023), RC59: Recommendations for fire safety when charging electric vehicles (2023).