तूफान हेलेन और मिल्टन से आई बाढ़ अरबों डॉलर का नुकसान सितंबर और अक्टूबर 2024 में पूरे दक्षिण पूर्व अमेरिका में, इमारतों को उनकी नींव से हटा दिया जाएगा और सड़कों और पुलों को काट दिया जाएगा। इससे दर्जनों इलेक्ट्रिक वाहनों और स्कूटर और गोल्फ कार्ट जैसी बैटरी से चलने वाली अन्य वस्तुओं में भी आग लग गई।
एक टैली के अनुसार, हेलेन के नमकीन बाढ़ के पानी के संपर्क में आने के बाद 11 इलेक्ट्रिक कारों और 48 लिथियम-आयन बैटरियों में आग लग गई। कुछ मामलों में, ये आग घरों तक फैल गई।
जब लिथियम-आयन बैटरी पैक में आग लग जाती है, तो यह जहरीला धुआं छोड़ता है, हिंसक रूप से जलता है और इसे बुझाना बेहद मुश्किल होता है। अक्सर, अग्निशामकों के लिए एकमात्र विकल्प इसे स्वयं जलने देना होता है।
विशेष रूप से जब इन बैटरियों को खारे पानी में भिगोया जाता है, तो वे फ्लोरिडा स्टेट फायर मार्शल जिमी पेट्रोनिस के शब्दों में, “टिक टिक टाइम बम” बन सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बैटरी में पानी भर जाने पर आग हमेशा तुरंत नहीं लगती है। राष्ट्रीय राजमार्ग यातायात सुरक्षा प्रशासन के अनुसार, 2022 में फ्लोरिडा में तूफान इयान के कारण लगभग 36 ईवी में आग लग गई, जिनमें से कई को फ्लैटबेड ट्रेलरों पर तूफान के बाद खींचा जा रहा था।
कई उपभोक्ता इस जोखिम से अनजान हैं, और लिथियम-आयन बैटरी का व्यापक रूप से ईवी और हाइब्रिड कारों, ई-बाइक और स्कूटर, इलेक्ट्रिक लॉनमोवर और ताररहित बिजली उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
मैं एक मैकेनिकल इंजीनियर हूं और हमारे तेजी से विद्युतीकृत समाज के लिए बैटरी सुरक्षा मुद्दों को हल करने में मदद करने के लिए काम कर रहा हूं। यहां बताया गया है कि सभी मालिकों को पानी और बैटरी में आग लगने के जोखिम के बारे में क्या पता होना चाहिए।
खारे पानी का ख़तरा
लिथियम-आयन बैटरी में आग लगने का कारण थर्मल रनवे नामक एक प्रक्रिया है – बैटरी सेल के अंदर गर्मी-विमोचन प्रतिक्रियाओं का एक व्यापक अनुक्रम।
सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, लिथियम-आयन सेल के थर्मल रनवे में जाने की संभावना 10 मिलियन में 1 से कम है। लेकिन यदि सेल विद्युत, तापीय या यांत्रिक तनाव, जैसे शॉर्ट-सर्किटिंग, ओवरहीटिंग या पंचर के अधीन हो तो यह तेजी से बढ़ जाता है।
बैटरियों के लिए खारा पानी एक विशेष समस्या है क्योंकि पानी में घुला नमक प्रवाहकीय होता है, जिसका अर्थ है कि इसमें विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित होती है। शुद्ध पानी बहुत अधिक प्रवाहकीय नहीं होता है, लेकिन समुद्री जल की विद्युत चालकता ताजे पानी की तुलना में एक हजार गुना अधिक हो सकती है।
सभी ईवी बैटरी पैक बाड़े बाहरी तत्वों से अपने आंतरिक स्थान को सील करने के लिए गैस्केट का उपयोग करते हैं। आमतौर पर, उनके पास IP66 या IP67 की वॉटरप्रूफ रेटिंग होती है। हालांकि ये रेटिंग उच्च हैं, लेकिन वे इस बात की गारंटी नहीं देते हैं कि जब बैटरी लंबे समय तक – मान लीजिए, 30 मिनट से अधिक समय तक डूबी रहेगी, तो वह जलरोधी रहेगी।
बैटरी पैक में बैटरी के अंदर दबाव को बराबर करने और विद्युत शक्ति को अंदर और बाहर ले जाने के लिए विभिन्न पोर्ट भी होते हैं। ये पैक बाड़े में पानी के रिसाव के संभावित रास्ते हो सकते हैं। अपर्याप्त सील रेटिंग और विनिर्माण दोष के कारण पानी बैटरी पैक में डूबने पर भी उसमें प्रवेश कर सकता है।
पानी कैसे आग की ओर ले जाता है
सभी बैटरियों में दो टर्मिनल होते हैं। एक को सकारात्मक (+) के रूप में चिह्नित किया गया है, और दूसरे को नकारात्मक (-) के रूप में चिह्नित किया गया है। जब टर्मिनल किसी ऐसे उपकरण से जुड़े होते हैं जो काम करने के लिए बिजली का उपयोग करता है, जैसे कि प्रकाश बल्ब, तो बैटरी के अंदर रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक से सकारात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित करती हैं। इससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है और बैटरी में संग्रहीत ऊर्जा मुक्त हो जाती है।
बैटरी के टर्मिनलों के बीच इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होते हैं क्योंकि बैटरी के अंदर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं दोनों टर्मिनलों के बीच अलग-अलग विद्युत क्षमता पैदा करती हैं। इस अंतर को वोल्टेज के नाम से भी जाना जाता है। जब खारा पानी विभिन्न विद्युत क्षमता वाले धातु बैटरी टर्मिनलों के संपर्क में आता है, तो बैटरी शॉर्ट-सर्किट हो सकती है, जिससे तेजी से जंग लग सकती है और बिजली उत्पन्न हो सकती है, और अत्यधिक करंट और गर्मी पैदा हो सकती है। तरल जितना अधिक प्रवाहकीय होता है और बैटरी पैक में प्रवेश करता है, शॉर्टिंग करंट और संक्षारण की दर उतनी ही अधिक होती है।
बैटरी पैक के भीतर तीव्र संक्षारण प्रतिक्रियाएं हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करती हैं, जो बैटरी के सकारात्मक पक्ष पर धातु टर्मिनलों से सामग्री को दूर कर देती हैं और उन्हें नकारात्मक पक्ष पर जमा कर देती हैं। पानी निकल जाने के बाद भी, ये जमा सामग्रियां ठोस शॉर्टिंग ब्रिज बना सकती हैं जो बैटरी पैक के अंदर रहती हैं, जिससे थर्मल रनवे में देरी होती है। बैटरी में पानी भर जाने के कुछ दिनों बाद आग लग सकती है।
यहां तक कि पूरी तरह से डिस्चार्ज हो चुका बैटरी पैक भी बाढ़ के दौरान सुरक्षित नहीं है। एक लिथियम-आयन सेल, चार्ज की 0% स्थिति पर भी, इसके सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनलों के बीच लगभग तीन वोल्ट का संभावित अंतर होता है, इसलिए उनके बीच कुछ धारा प्रवाहित हो सकती है। एक श्रृंखला में कई कोशिकाओं वाली बैटरी स्ट्रिंग के लिए – इलेक्ट्रिक कारों में एक विशिष्ट विन्यास – इन प्रतिक्रियाओं को चलाने के लिए अवशिष्ट वोल्टेज अभी भी पर्याप्त उच्च हो सकता है।
मेरे और मेरे सहकर्मियों सहित कई वैज्ञानिक, उन घटनाओं के सटीक अनुक्रम को समझने के लिए काम कर रहे हैं जो खारे पानी के संपर्क में आने के बाद बैटरी पैक में घटित हो सकती हैं और थर्मल पलायन का कारण बन सकती हैं। हम बाढ़ वाले बैटरी पैक से आग के जोखिम को कम करने में मदद करने के तरीकों की भी तलाश कर रहे हैं।
इनमें बैटरी पैक को सील करने के बेहतर तरीके ढूंढना शामिल हो सकता है; बैटरी टर्मिनलों के लिए वैकल्पिक, अधिक संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग करना; और बैटरी पैक के अंदर खुले टर्मिनलों पर वॉटरप्रूफ कोटिंग लगाना।
ईवी मालिकों को क्या पता होना चाहिए
अधिकांश परिस्थितियों में इलेक्ट्रिक कारें अभी भी चलाने और रखने के लिए बहुत सुरक्षित हैं। हालाँकि, तूफान और बाढ़ जैसी चरम स्थितियों के दौरान, ईवी बैटरी पैक को पानी, विशेषकर खारे पानी में डूबने से बचाना बहुत महत्वपूर्ण है। यही बात उन अन्य उत्पादों के लिए भी सच है जिनमें लिथियम-आयन बैटरी होती है।
ईवी के लिए, इसका मतलब बाढ़ आने से पहले कारों को प्रभावित क्षेत्र से बाहर निकालना या उन्हें ऊंची जमीन पर पार्क करना है। ई-बाइक और बिजली उपकरण जैसी छोटी वस्तुओं को इमारतों की ऊपरी मंजिलों पर ले जाया जा सकता है या ऊंची अलमारियों पर संग्रहीत किया जा सकता है।
यदि आपके पास कोई ईवी है जो घंटों या कई दिनों तक पानी में डूबी हुई है, खासकर खारे पानी में, तो सार्वजनिक सुरक्षा विशेषज्ञ इसे आग के खतरे के रूप में मानने और इसे अन्य मूल्यवान संपत्ति से दूर खुले मैदान में रखने की सलाह देते हैं। इसे चार्ज करने या संचालित करने का प्रयास न करें। बैटरी क्षति का आकलन करने के लिए निरीक्षण के लिए निर्माता से संपर्क करें।
अक्सर, आगे के निरीक्षण के लिए पानी से भरे इलेक्ट्रिक वाहन को खींचकर ले जाने की आवश्यकता होगी। हालाँकि, चूंकि डूबने के बाद भी थर्मल रनवे हो सकता है, इसलिए कार को तब तक नहीं हिलाया जाना चाहिए जब तक कि इसका पेशेवर मूल्यांकन न हो जाए।
ज़िन्यू हुआंग दक्षिण कैरोलिना विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर हैं। यह आलेख से पुनः प्रकाशित किया गया है बातचीत.
प्रकाशित – 17 नवंबर, 2024 09:19 पूर्वाह्न IST
