Segurança da bateria: O que é a libertação de gases e porque é que ocorre?

As baterias tornaram-se parte integrante da nossa vida quotidiana, alimentando tudo, desde smartphones a veículos eléctricos. Mas alguma vez pensou nos potenciais riscos associados às baterias que permitem o funcionamento ininterrupto destes dispositivos? Embora os avanços na tecnologia das baterias tenham revolucionado a forma como vivemos, é crucial explorar os potenciais perigos que estas fontes de energia representam.

As baterias de iões de lítio são combustíveis e perigosas, com potencial de fuga térmica perigosa e explosiva - que pode não só ter consequências devastadoras para o ambiente e a propriedade, mas também ameaçar a vida humana. Por conseguinte, é importante compreender os primeiros sinais de um possível desastre - a libertação de gases.

Compreender a libertação de gases: A emissão silenciosa

A libertação de gases refere-se à libertação de gases das baterias de iões de lítio, muitas vezes como resultado de abuso ou utilização incorrecta. Quando uma bateria é sujeita a condições como sobrecarga, descarga excessiva ou danos físicos, pode levar à quebra dos componentes internos, provocando a libertação de gases. Estes gases incluem normalmente dióxido de carbono, monóxido de carbono e outros compostos orgânicos voláteis - que podem ser tóxicos para qualquer pessoa que possa entrar em contacto com eles.

Explicar a dinâmica da libertação de gases:

A dinâmica da libertação de gases difere consoante as configurações da bateria. Em configurações fechadas, como racks ou caixas pequenas, os gases residuais podem acumular-se no espaço confinado, aumentando o risco de acumulação de pressão e ignição. Em configurações abertas, tais como instalações exteriores, a libertação de gases pode dissipar-se mais facilmente, mas continua a representar um risco em áreas pouco ventiladas.

Como ocorre a libertação de gases e a cronologia:

Embora nem sempre seja um precursor garantido da fuga térmica nas baterias de iões de lítio, os eventos de libertação de gases ocorrem normalmente no início da sua falha. A fuga térmica ocorre quando uma bateria sofre um aquecimento descontrolado, levando a um rápido aumento da temperatura e da pressão no interior da célula. Este aumento pode resultar no incêndio ou explosão da bateria, o que representa um risco significativo para a segurança.

A cronologia da libertação de gases pode variar consoante a gravidade do abuso e o tipo de pilha. Nalguns casos, a libertação de gases pode ocorrer gradualmente ao longo do tempo, à medida que a pilha é submetida a esforços repetidos, enquanto noutros casos pode ocorrer subitamente devido a um único evento, como uma sobrecarga.

Factores em que pode ocorrer a libertação de gases:

• Danos físicos: Qualquer dano na bateria, como perfurações ou esmagamento, pode provocar a degradação dos componentes internos, levando à libertação de gases.
• Sobrecarga: O carregamento excessivo pode causar a decomposição dos electrólitos dentro da bateria, levando à produção de gás.
• Sobreaquecimento: Tal como a libertação de gases, o calor excessivo pode desencadear uma fuga térmica ao desestabilizar a química interna da bateria.
• Descarga excessiva: A descarga de uma pilha para além do limite recomendado também pode resultar na libertação de gases.
• Curto-circuitos internos: Qualquer avaria que provoque um curto-circuito no interior da bateria pode dar início a uma fuga térmica.
• Defeitos de fabrico: Os processos de fabrico defeituosos podem introduzir pontos fracos na estrutura da bateria, tornando-a mais suscetível à fuga térmica.

Quais são os perigos da acumulação de gases de escape?

A acumulação de gases pode levar a que o contentor de armazenamento da bateria se transforme num recipiente sob pressão que está apenas à espera de uma faísca para se incendiar. Para mitigar este risco, é crucial dispor de um sistema de ventilação monitorizado. Além disso, a conformidade com as normas FM é essencial, uma vez que o BESS deve manter um LFL inferior a 25% ou ter um contentor que se possa abrir para ventilar o gás, garantindo a segurança em caso de libertação de gases.

Porque é que a deteção precoce da libertação de gases é fundamental:

A deteção precoce desempenha um papel fundamental na prevenção de incidentes catastróficos com baterias. Ao identificar sinais de libertação de gases no início, os operadores podem intervir antes que a situação se transforme em fuga térmica. Eis porque é que a deteção precoce é crucial:

1. Manutenção preventiva: A deteção precoce permite uma manutenção atempada e acções corretivas para resolver os problemas das baterias antes que estes se agravem. A monitorização de rotina da libertação de gases pode ajudar a identificar problemas subjacentes nos sistemas de baterias, tais como sobrecarga ou danos internos, permitindo uma manutenção proactiva para reduzir os riscos.
2. Mitigação de riscos: A libertação de gases serve como um sinal de alerta precoce de potenciais falhas da bateria. Ao monitorizar os níveis de libertação de gases, os operadores podem implementar medidas de mitigação de riscos, como o ajuste dos parâmetros de carregamento ou o isolamento de baterias com mau funcionamento, para evitar a fuga térmica e os perigos associados.
3. Segurança melhorada: A deteção atempada da libertação de gases aumenta a segurança do pessoal e dos bens. Proporciona uma oportunidade para evacuar as áreas afectadas, implementar protocolos de emergência e minimizar o impacto dos incidentes relacionados com as baterias nos ambientes circundantes. Além disso, a intervenção precoce reduz a probabilidade de ferimentos e danos materiais resultantes de eventos de fuga térmica.
4. Poupança de custos: A deteção precoce de emissões de gases pode ajudar a evitar reparações ou substituições dispendiosas de baterias e equipamentos danificados. Ao resolver os problemas de forma proactiva, os operadores podem prolongar a vida útil das baterias, otimizar o desempenho e evitar períodos de inatividade não planeados, o que resulta em poupanças de custos significativas ao longo do tempo.
5. Conformidade regulamentar: Muitas normas e diretrizes regulamentares exigem a monitorização da libertação de gases como parte dos protocolos de segurança da bateria. A deteção precoce garante a conformidade com os requisitos regulamentares e demonstra o compromisso de manter as operações de baterias seguras de acordo com as normas da indústria.

A incorporação de sistemas e tecnologias robustos de deteção de gás para a deteção precoce de emissões de gases é essencial para uma gestão proactiva dos riscos e para manter a integridade dos sistemas de baterias. Ao dar prioridade à deteção precoce, as partes interessadas podem proteger-se contra potenciais perigos, minimizar as perturbações e promover a utilização segura e sustentável da tecnologia de baterias em várias aplicações.

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