تسريع تقنيات الكشف عن الهروب الحراري والروبوتات لمنع حرائق البطاريات

تتجه الصناعة نحو توسيع استجابتها لحرائق بطاريات الليثيوم من خلال نشر أنظمة الاستطلاع غير المأهولة وتوسيع نطاق الكشف لتشمل ما قبل ظهور اللهب المرئي. وتواجه عملية اكتشاف الهروب الحراري تحديات كبيرة نظراً لأن التغيرات في الجهد الكهربائي ودرجة الحرارة تظل ضئيلة حتى قبيل وقوع الحادث مباشرة.

تحديات الهروب الحراري ومخاطر البطاريات المتبقية

تعتبر ظاهرة الهروب الحراري سبباً رئيسياً لحرائق البطاريات، ويصعب رصدها مبكراً. كما تشكل البطاريات المتبقية خطراً مستمراً بعد إخماد الحريق، حيث يمكن أن تعاود الاشتعال مرة أخرى، مما يجعل دخول البشر إلى المواقع أمراً محفوفاً بالمخاطر. وتعتمد أنظمة السلامة الحالية على مرحلة ظهور اللهب، بينما تبدأ الحرائق فعلياً قبل ذلك نتيجة تراكم الشحنات أو ارتفاع الحرارة وتفكك الإلكتروليت وتسرب الغازات.

تقنيات الاستشعار المبكر بالغازات

يعمل القطاع على تطوير أنظمة كشف تعتمد على استشعار الغازات المتسربة (Off-gas) كوسيلة للإنذار المبكر. وقد أظهرت تجارب مختبرات سانディア الوطنية في الولايات المتحدة فعالية مستشعرات المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، حيث تمكنت من إعطاء تحذير قبل 7.1 دقيقة من وقوع الهروب الحراري، مما سمح بفصل التيار الكهربائي ومنع الاشتعال. وفي كوريا الجنوبية، يعمل فريق بحثي من جامعة هانيانغ على تطوير طرق لاكتشاف الهروب الحراري في البطاريات من نوع (pouch) التي تفتقر لصمامات أمان فورية.

استخدام الروبوتات في عمليات الاستطلاع

بعد إخماد الحرائق، يتم الاعتماد على الروبوتات بدلاً من العنصر البشري لتفتيش المواقع. ومن الأمثلة المطورة 'روبوت الكرمة' (Vine robot) الذي طوره المعهد الوطني لأبحاث الإطفاء بالتعاون مع فريق بحثي بقيادة البروفيسور يو جي-هوان من معهد كوريا المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST). يتميز هذا الروبوت بقدرته على التمدد عبر الفتحات دون الضغط على الأرض، مما يجنب خطر التسبب في هروب حراري إضافي نتيجة الوزن الثقيل، ويقوم بنقل بيانات فورية عن درجات الحرارة وتشوه البطاريات.

المعايير الدولية وتوسع التطبيق

من المتوقع أن ينتشر استخدام تقنيات كشف الغازات والاستطلاع غير المأهول في مصانع خلايا البطاريات، خاصة مع بدء اعتماد معايير دولية تتطلب مراقبة الغازات. وقد قامت شركة التأمين FM Global بتحديث معاييرها لتشمل العزل التلقائي لأنظمة تخزين الطاقة في حال اكتشاف ارتفاع الحرارة أو تسرب الغازات، كما تتطلب معايير الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA 76) في الولايات المتحدة مراقبة أبخرة الإلكتروليت في المرافق ذات الكثافة العالية للبطاريات.