كيف يمنع بطّانية إطفاء حرائق بطاريات الليثيوم انتشار اللهب؟

لهب نافث، وإخراج إلكتروليت، ومصادر اشتعال ثانوية

داخل حزمة البطارية، تُفرِّغ الخلايا الفردية الغازات الساخنة عبر آليات تخفيف الضغط عندما يتجاوز الضغط الداخلي الحدود المصمَّمة لها. وهذه الغازات الخارجة — وهي خليط من مذيبات الإلكتروليت المتبخرة والهيدروجين وأول أكسيد الكربون ومركبات قابلة للاشتعال أخرى — تشتعل فور ملامستها للهواء عند درجات حرارة تفوق بكثير نقاط الاشتعال الذاتي لها. والنتيجة هي لهبٌ نافثٌ قد يمتد أفقيًّا لأكثر من متر واحد من غلاف البطارية.

في الوقت نفسه، تُقذف قطرات من إلكتروليت سائل مشتعل من الخلايا التالفة. وتؤدي هذه القطرات دور مصادر اشتعال ثانوية عندما تهبط على المواد المحيطة — مثل تنجيد المركبة، والتجهيزات البلاستيكية، والأختام المطاطية، والأشياء القريبة. ويجب أن يتعامل غطاء الحريق الخاص بالبطاريات الليثيومية مع كلٍّ من اللهب النفاث المستمر وهذه النقاط المشتعلة المتباعدة لمنع انتشار الحريق بشكل فعّال.

الإشعاع الحراري باعتباره عامل الانتشار الخفي

في حين أن التماس المباشر مع اللهب مرئي ومفهومٌ بشكل بديهي، فإن انتقال الحرارة الإشعاعية هو الآلية الأخفى لانتشار الحريق. ويمكن لحزمة البطارية التي تمر بعملية الانفلات الحراري الكاملة أن تطلق تدفُّق حرارة إشعاعية يتجاوز ٥٠ كيلوواط/متر مربع عند مسافات قريبة — وهي كافية لإحداث الاشتعال الذاتي للمواد القابلة للاشتعال المجاورة خلال ثوانٍ، ولإحداث تشوه هيكلي في المكونات المعدنية خلال دقائق. وفي البيئات المشغولة بإحكام مثل مرائب السيارات متعددة الطوابق أو سفن نقل المركبات، يمكن للحرارة الإشعاعية وحدها أن تُسبِّب انتقال حريق مركبة كهربائية واحدة إلى حريق شامل يشمل عدة مركبات.

ثلاثة حواجز — وكيف يقطع الغطاء كل مسار من هذه المسارات

الحاجز المادي — منع المواد المقذوفة والتماس المباشر مع اللهب

النسيج المنسوج من الألياف الزجاجية في غطاء حريق بطارية الليثيوم يشكّل غشاءً فيزيائيًّا كثيفًا يحجز القطرات المشتعلة من الإلكتروليت المُقذوف أفقيًّا، ويعمل على تغيير مسار اللهب النفاث. وتتميّز نسيجية القماش بالكثافة العالية — وعادةً ما تكون نسجًا بسيطًا أو نسجًا مائلًا ذا عدّاد خيوط مرتفع — مما يمنع اختراق المواد الجسيمية مع الحفاظ على مرونة كافية لتغطية أشكال هيكل المركبة بشكل متناسق.

وتكتسب وظيفة الحاجز الفيزيائي أهميةً بالغة خلال الـ٣٠ إلى ٩٠ ثانية الأولى من الحادث، حين يكون الانفراج (التفريغ) في أعنف مراحله. وبذلك، فإن البطانية التي تحافظ على موضعها خلال هذه المرحلة الأولية العنيفة — بوزنها الذاتي، وبحلقات التحكم المدمجة فيها عند الحاجة والتي يمسكها المُنقذون — تمنع انتشار النار غير الخاضع للسيطرة في أخطر فترة له.

حاجز الأكسجين — إخماد الاشتعال الخارجي على السطح

يُنشئ الغطاء المُنشر بشكلٍ صحيح بيئةً دقيقةً منخفضة الأكسجين على سطح المركبة. وعلى الرغم من أن الغطاء لا يمكنه إيقاف التفاعل الكيميائي الداخلي لانطلاق الحرارة غير المنضبط — الذي يولّد الأكسجين من تحلل المهبط — فإنه يقلّل بشكلٍ كبيرٍ كمية الأكسجين المتاحة للاشتعال الخارجي لللهب. وتُطفَأ ألسنة اللهب السطحية التي تعتمد على الأكسجين الجوي خلال ثوانٍ معدودة بعد تغطية كاملة بالغطاء.

هذه الآلية تعتمد في جوهرها على نفس المبدأ الذي يجعل أي غطاء إطفاء فعّالًا: فالنار تحتاج إلى وقودٍ وحرارةٍ وأكسجين. وبإزالة الأكسجين، يتوقّف الاشتعال الخارجي. أما فيما يخص حرائق بطاريات الليثيوم تحديدًا، فإن وظيفة حاجز الأكسجين هي ما يمنع اشتعال المركبة الخارجي من التفاقم والانتشار بشكلٍ مستقلٍ عن الحدث المرتبط بالبطارية.

حاجز الحرارة المشعة — منع اشتعال المواد المجاورة

الوظيفة الثالثة للحاجز هي تخفيف الإشعاع الحراري. وتتميّز الألياف الزجاجية بموصليتها الحرارية المنخفضة بطبيعتها وبانبعاثيتها العالية — وهاتان الخاصيتان تجعلانها درعاً فعّالاً ضد الحرارة المشعة. وعندما غطاء حريق بطارية الليثيوم تغطي البطانية مركبةً مشتعلةً، فإنها تمتص وتعكس جزءاً كبيراً من الإشعاع تحت الأحمر الذي كان سيُسخّن الأسطح المجاورة إلى درجة حرارة الاشتعال.

ويتوقف مدى فعالية هذه الوظيفة على سماكة البطانية وأي طبقة عاكسة متخصصة قد تكون مطبّقة عليها. فعلى سبيل المثال، يمكن للنسيج الزجاجي المطلي بالسيليكون أن يعكس ما يصل إلى ٧٠٪ من الحرارة المشعة الساقطة عند أطوال موجية معينة. ولذلك، يجب أن تشمل مواصفات الشراء الخاصة ببرامج البطانيات المُطبَّقة في المرافق ليس فقط تصنيفات درجات الحرارة، بل أيضاً أداء تخفيف الحرارة المشعة.

ما الذي يحدث أثناء الاستخدام الفعلي

نشر في مستودع لوجستي منع فقدان المخزون

مركز لوجستي للتجارة الإلكترونية، يعمل بأسطول من الشاحنات الكهربائية الخاصة بالتوصيل، شهد حدوث حادث تسرّب حراري أثناء شحن المركبات ليلًا في منطقة التحميل التابعة للمنشأة. وبدأت المركبة، التي كانت متوقفة على بعد نحو مترين من البالات المكدسة التي تحتوي على مواد تغليف من الورق المقوى وبضائع ملفوفة بالبلاستيك، بإطلاق دخان عند الساعة 02:47.

وقد استجاب فريق الأمن المناوب ليلًا، الذي تلقى تدريبًا على بروتوكول تم وضعه بعد إجراء تقييم للمخاطر حدد منطقة الشحن باعتبارها أخطر سيناريو محتمل لنشوب حريق في المنشأة، باستخدام غطاء إطفاء ثقيل الوزن غطاء حريق بطارية الليثيوم خلال 110 ثوانٍ من إنذار الحريق الأولي. وقد غطّى هذا الغطاء، الذي يتكوّن من ألياف زجاجية بسماكة 1.5 مم مع تثبيت خياطة مقاومة على الأطراف، المركبة من السقف حتى الأرض من ثلاثة جوانب.

وصلت فرقة الإطفاء بعد ١٨ دقيقة. وبحلول تلك اللحظة، كان الغطاء قد منع أي تماسٍ بين اللهب والمخزون المجاور — حيث لم تُظهر البالتات المُركَّبة على مسافة أقل من ٢٫٥ متر من المركبة أي أضرار ناجمة عن الحرارة. واستأنفت المستودعات عملياتها الاعتيادية في صباح اليوم التالي، بعد تهوية الدخان وإجراء فحصٍ لسلامة هيكل منفذ التحميل.

دور سماكة الغطاء في مدة الحجب

ترتبط سماكة الغطاء ارتباطًا مباشرًا بكلٍّ من مدة الحجب الفعّال لللهب وأقصى تدفق حراري مشع يمكن تحمله. فقد يوفِّر غطاء بسماكة ٠٫٦ مم حماية كافية لفترة قصيرة في السيناريوهات التي يُتوقَّع فيها وصول استجابة محترفة من فرق الإطفاء خلال ٥–١٠ دقائق. أما في المواقع النائية أو التطبيقات البحرية أو المرافق التي تتسم بأوقات استجابة ممتدة، فإن التكوين الثقيل بسماكة ١٫٥–١٫٧ مم يوسع نطاق مدة الحجب الفعّال بشكلٍ ملحوظ.

إدماج الأغطية في خطة استجابة شاملة للحرائق

الموقع، والتدريب، والتغطية المتعددة بالأغطية

توفر غطاء واحد تغطية فعالة لمركبة كهربائية ركاب قياسية واحدة. ويجب أن تحسب المرافق التي تحتوي على عدة أماكن شحن موضع الغطاء بناءً على سيناريوهات الحوادث المتزامنة الأسوأ. وعادةً ما تُحدَّد مواقع الأغطية في محطات الأساطيل بحيث يُخصص غطاء واحد لكل خمسة أماكن شحن، مع افتراض أن احتمال وقوع حوادث متزامنة تشمل عدة مركبات ضئيل إحصائيًّا، لكن الحوادث التي تشمل مركبة واحدة تتطلب تغطية فورية.

التغطية المتعددة بالأغطية — باستخدام غطائين لتغليف مركبة أكبر بالكامل، مثل الحافلة الكهربائية أو شاحنة التوصيل — تتطلب تدريبًا إضافيًّا، لكنها تحسِّن بشكلٍ كبيرٍ فعالية الاحتواء في تطبيقات المركبات التجارية.

تقييم ما بعد الحادث وبروتوكولات الاستبدال

أ غطاء حريق بطارية الليثيوم يجب استبدال البطانيات المستخدمة في حادث حريق فعلي بغض النظر عن حالتها الظاهرة. فتُضعف الشقوق المجهرية في نسيج الألياف الزجاجية، وتدهور الطلاء الناتج عن التغيرات المتكررة في درجات الحرارة العالية، والتلوث الناجم عن منتجات الاحتراق أداء البطانية في المستقبل بطرق لا يمكن للفحص البصري اكتشافها بشكل موثوق. ويجب التعامل مع البطانيات بعد الحادث باعتبارها معدات أمان استهلاكية، والتخلص منها وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة.

---

الأسئلة الشائعة

كيف تمنع بطانية إطفاء حرائق بطاريات الليثيوم اللهب بشكل مختلف عن بطانية الإطفاء العادية؟

تستخدم بطانية إطفاء حرائق بطاريات الليثيوم نسيج ألياف زجاجية أكثر سماكة — عادةً ما يتراوح سمكها بين ٠,٦ مم و١,٧ مم — مقارنةً بالبطانيات المنزلية القياسية لإخماد الحرائق. وتوفّر هذه الزيادة في السماكة حمايةً أطول أمدًا ضد درجات الحرارة العالية المستمرة، ولهب النفاثات، والكهارل المشتعلة المنبعثة من البطاريات أثناء الاشتعال.

ما السمك المطلوب لبطانية إطفاء الحرائق الخاصة بحرائق بطاريات المركبات الكهربائية (EV)؟

يُوصى بأدنى سمك 0.6 مم للتطبيقات خفيفة الوزن التي تتطلب استجابة سريعة من فرق الإطفاء. أما في المنشآت التجارية أو محطات الأساطيل أو التطبيقات البحرية، حيث تتجاوز أوقات الاستجابة ١٠ دقائق، فيُفضَّل استخدام تكوين ثقيل الوزن بسماكة تتراوح بين ١.٥ مم و١.٧ مم لتوفير حماية فعّالة لفترة أطول بكثير.

هل يمكن لبطانية إطفاء واحدة تغطية عدة مركبات متوقفة؟

تغطي بطانية إطفاء المركبات الكهربائية القياسية مركبة ركاب واحدة. ولحماية المركبات المجاورة، يجب أن تُركَّز استراتيجية وضع البطانيات على المركبة المشتعلة مباشرةً. وقد يتطلّب حجب الحرارة المشعّة المنبعثة من المركبات المجاورة استخدام بطانيات إضافية تُوضع كحواجز عمودية بين المركبات.

هل تعمل بطانيات إطفاء حرائق بطاريات الليثيوم على الحافلات الكهربائية؟

تتطلب المركبات الأكبر حجمًا، مثل الحافلات الكهربائية، إما بطانيات ذات أبعاد أكبر من القياس القياسي، أو استراتيجيات نشر متعددة البطانيات باستخدام بطانيتين أو أكثر يتم تداخلها لتوفير تغطية كاملة. ويجب أن تتطابق مواصفات البطانيات مع نوع أضخم مركبة تعمل في المنشأة.

ما التدريب المطلوب لتنفيذ غطاء الحريق بشكل فعّال؟

يجب أن يشمل التدريب تمارين واقعية قائمة على السيناريوهات، وتغطي زوايا الاقتراب، والتنسيق بين شخصين، وتقنية الفرد السريع للغطاء، والموقع بعد النشر. وتوفر التمارين التي تُجرى في ظروف الإضاءة المنخفضة وباستخدام أوزان الغطاء الفعلية المهارات الأكثر قابليةً للنقل إلى حالات الطوارئ الحقيقية.

كيف يتم التخلص من غطاء الحريق المستعمل؟

يجب اعتبار أي غطاء حريق تم نشره في أي حادث حريق — حتى لو كان لفترة وجيزة — معدّة أمان ملوثة ويجب استبداله. ويجب أن يتم التخلص منه وفقًا لأنظمة النفايات الخطرة المحلية بسبب احتمال تلوثه بمنتجات احتراق البطاريات، ومنها المركبات الفلورية.