【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池灭火，尤其涉及一种自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统及灭火方法。
技术介绍
1、随着移动互联网、智能家居、新能源汽车等行业的快速发展，锂电池作为一种高能量密度、轻量化、环保的新型电池逐渐成为了各个领域中不可或缺的能源存储方式。然而，由于锂电池在使用和充电过程中存在一定的安全风险，例如过充、过放、短路、过热等问题，导致锂电池发生火灾、爆炸等事故的风险大大增加，这也成为了行业发展的一个瓶颈。因此，锂电池灭火技术的发展就显得尤为重要。
2、研究表明，锂离子电池热失控按时间顺序主要分为3个阶段，实验中通过外部热源给锂离子电池加热使得锂离子电池发生热失控。
3、第一阶段，外部热源加热阶段，该阶段通过外部热源给锂离子电池加热，经研究发现，当锂离子电池温度接近90℃时，电池内部由于sei膜分解产生气体，如二氧化碳，甲烷等，这些气体使得电池内部压力不断增大，电池发生膨胀，当内部压力大于电池安全阀设计极限时，安全阀发生破裂，此时锂电池加热面温度为331.2℃，非加热面温度为98.2℃；
4、第二阶段，锂离子电池由于内部放热反应和加热板协同作用，温度不断升高，释放气体增多，进而产生射流，射流的主要成分为电解液和高温固体颗粒；
5、第三阶段，热失控阶段，此阶段电池温度呈指数型增长，气体释放速率最大，热失控开始时，锂电池加热面温度为378.5℃，非加热面温度为127.6℃，热失控发生后，锂离子电池非加热面温度为387.5度，加热面温度为567.5度。
6、而在生活中，常见的
7、因此亟需一种自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统来解决以上技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的问题，提供一种自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统及灭火方法，该灭火系统可以高效及时的给锂电池灭火，同时减少有害性气体，保护环境，并在全自动化的基础下，保护消防人员，自动灭火。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用技术方案具体为：一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，包括储存装置、加压装置、耦合装置和控制装置；
3、所述储存装置包括储存罐和辅助药剂储存仓，所述储存罐内储存有液氮，所述辅助药剂储存仓内储存有环保碱性药剂，所述加压装置设置于储存罐上侧，用于将储存罐中的液氮压出，所述耦合装置用于灭火剂的耦合与输送，所述控制系统用于探测温度和触发该灭火系统工作，其中液氮作为一款绿色、无毒的灭火剂，具有极强的瞬态降温能力，能迅速吸热汽化，降低周围温度，并生成大量惰性气体氮气，从而隔绝氧气，而在液氮中加入环保碱性药剂，可以在灭火的同时，吸收锂电池产生的酸性气体，从而保护环境，减少危害。
4、进一步地，所述加压装置包括固态增压模块和加压管道，所述固态氮增压模块内部设置有仓室，所述加压管道与固态增压模块中的仓室连通，所述仓室与加压管道之间设置阻挡片，阻挡片用于隔绝乙炔与氧气混合气体的通过，所述加压管道远离阻挡片一端伸入到储存罐内。
5、进一步地，所述仓室内储存有固态氮块及乙炔与氧气混合气体，所述固态氮增压模块中还设置有用于点燃乙炔的电火花放电器，电火花放电器点燃乙炔与氧气混合气体后其产生的热量可以将固态氮块迅速汽化，固态氮块迅速汽化后压强增大，氮气会冲破阻挡片通过加压管道进入到储存罐内，并将储存罐内的液氮压入前端中央耦合管道内。
6、进一步地，所述耦合装置包括前端中央耦合管道和后端中央耦合管道，所述前端中央耦合管道和后端中央耦合管道之间设置两路支路管道，两路所述支路管道并联设置，所述前端中央耦合管道远离支路管道一端与储存罐罐口连接，所述后端中央耦合管道远离支路管道一端设置喷头。
7、进一步地，所述辅助药剂储存仓设置于其中一条所述支路管道上，位于所述前端中央耦合管道与辅助药剂储存仓之间的支路管道中设置有液氮汽化环，液氮汽化环用于对经过的液氮进行汽化，汽化后的氮气重新作为驱动剂。
8、进一步地，所述液氮汽化环包括多个由铜管制成的铜环，在相邻所述铜环之间均匀设置多个热电偶，热电偶可以设置八个，且均匀的分布在铜环上。
9、进一步地，所述后端中央耦合管道内设置多个耦合风扇，所述耦合风扇用于灭火剂混合搅拌，耦合风扇设置两个，且相隔50公分，这样有利于使液氮与环保碱性药剂混合更加均匀，提高锂电池灭火效果。
10、进一步地，所述控制装置包括收发器和温度传感器，所述温度传感器设置于靠近喷头位置的后端中央耦合管道上，温度传感器用于感知喷头周围环境温度，产生电信号，由于锂电池在热失控的过程中，第一阶段温度变化比较大，而产生大量烟雾和爆燃主要集中在第二、三阶段，因此设置温度传感器可以在第一时间内对锂电池进行灭火，有利于避免火灾失控，防止火势进一步扩大。
11、进一步地，所述温度传感器的信号输出端与收发器的信号输入端连接，所述收发器的信号输出端分别与电火花放电器的接线端、液氮汽化环的输入端连接，收发器在接收到温度传感器的电信号后，会对电火花放电器和液氮气化环发生启动信号，从而启动整个灭火系统。
12、本专利技术还提供一种灭火方法，包括如下步骤：
13、s1：温度传感器检测锂电池所处环境温度是否达到设定的启动温度，若是，进至步骤2，若否，无信号输出；
14、s2：收发器接收到温度传感器的电信号后，收发器分别给电火花放电器和液氮汽化环发送启动信号，电火花放电器接收到启动信号后开始产生电火花，液氮汽化环接收到启动信号后热电偶开始对铜环进行加热；
15、s3：电火花点燃乙炔与氧气混合气体发生燃烧，燃烧产生的热量将固态氮块迅速汽化，固态氮块(12)汽化后产生大量氮气，仓室内的压强迅速增大；
16、s4：仓室内中的氮气冲破阻挡片后通过加压管道进入到储存罐内，氮气作为驱动剂将储存罐中的液氮压入到前端中央耦合管道内，然后液氮分为两路进入到两个支路管道内；
17、s5：其中一路液氮经过液氮汽化环后受热汽化为氮气，然后这部分氮气再次作为驱动剂将辅助药剂储存仓内的环保碱性药剂送入到后端中央耦合管道内；
18、s6：环保碱性药剂在后端中央耦合管道内与另一路支路管道内的液氮相遇结合，在氮气的推动作用下，耦合风扇对经过的液氮和环保碱性药剂进行混合搅拌，混合均匀后的灭火剂最后从喷头喷出。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
20、1、具有高效的灭火本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，包括储存装置、加压装置、耦合装置和控制装置；
2.根据权利要求1所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述加压装置包括固态增压模块(3)和加压管道(13)，所述固态氮增压模块(3)内部设置有仓室(20)，所述加压管道(13)与固态增压模块(3)中的仓室(20)连通，所述仓室(20)与加压管道(13)之间设置阻挡片(18)，所述加压管道(13)远离阻挡片(18)一端伸入到储存罐(1)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述仓室(20)内储存有固态氮块(12)及乙炔与氧气混合气体，所述固态氮增压模块(3)中还设置有用于点燃乙炔的电火花放电器(11)。
4.根据权利要求3所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述耦合装置包括前端中央耦合管道(5)和后端中央耦合管道(19)，所述前端中央耦合管道(5)和后端中央耦合管道(19)之间设置两路支路管道(6)，两路所述支路管道(6)并联设置，所述前端中央
5.根据权利要求4所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述辅助药剂储存仓(7)设置于其中一条所述支路管道(6)上，位于所述前端中央耦合管道(5)与辅助药剂储存仓(7)之间的支路管道(6)中设置有液氮汽化环(14)。
6.根据权利要求5所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述液氮汽化环(14)包括多个由铜管制成的铜环(16)，在相邻所述铜环(16)之间均匀设置多个热电偶(15)。
7.根据权利要求6所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述后端中央耦合管道(19)内设置多个耦合风扇(17)，所述耦合风扇(17)用于灭火剂的混合搅拌。
8.根据权利要求7所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述控制装置包括收发器(10)和温度传感器(8)，所述温度传感器(8)设置于靠近喷头(9)位置的后端中央耦合管道(19)上。
9.根据权利要求8所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述温度传感器(8)的信号输出端与收发器(10)的信号输入端连接，所述收发器(10)的信号输出端分别与电火花放电器(11)的接线端、液氮汽化环(14)的输入端连接。
10.一种灭火方法，其特征在于，该灭火方法基于权利要求1-9任一所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，包括储存装置、加压装置、耦合装置和控制装置；
2.根据权利要求1所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述加压装置包括固态增压模块(3)和加压管道(13)，所述固态氮增压模块(3)内部设置有仓室(20)，所述加压管道(13)与固态增压模块(3)中的仓室(20)连通，所述仓室(20)与加压管道(13)之间设置阻挡片(18)，所述加压管道(13)远离阻挡片(18)一端伸入到储存罐(1)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述仓室(20)内储存有固态氮块(12)及乙炔与氧气混合气体，所述固态氮增压模块(3)中还设置有用于点燃乙炔的电火花放电器(11)。
4.根据权利要求3所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭火系统，其特征在于，所述耦合装置包括前端中央耦合管道(5)和后端中央耦合管道(19)，所述前端中央耦合管道(5)和后端中央耦合管道(19)之间设置两路支路管道(6)，两路所述支路管道(6)并联设置，所述前端中央耦合管道(5)远离支路管道(6)一端与储存罐(1)罐口连接，所述后端中央耦合管道(19)远离支路管道(6)一端设置喷头(9)。
5.根据权利要求4所述的一种基于自驱动液氮耦合药剂的锂电池灭...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志，惠铭轩，茹勇喆，史波波，尚锦辉，满昌奇，闫晋玮，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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