Vermeidung von Deflagrations- und Explosionsrisiken durch Gasentzündung unter EV-Brandlöschdecken: Fire Isolator Kalium­nitrat-Aerosoleinheiten

Während des Einsatzes unseres Fire Isolator-Konzepts, einschließlich unserer EV-Brandlöschdecken, haben wir niemals eine Gasentzündung oder Explosion beobachtet. Nach über 15 Live-Tests könnte man das als „Glück“ bezeichnen – in Wirklichkeit ist es jedoch das Ergebnis des Fire Isolator-Konzepts, das weit über die Verwendung einer Decke allein hinausgeht. Eine Decke allein kann ein thermisches Durchgehen (thermal runaway) nicht stoppen.

Auch das alleinige Entfernen von Sauerstoff stoppt ein thermisches Durchgehen nicht – das haben wir aus erster Hand erlebt. Wie wir im Fire Isolator-Team manchmal sagen: Wenn eine Decke allein das Feuer vollständig löschen könnte, hätte man sie wahrscheinlich gar nicht erst gebraucht.

Die Reduzierung des Deflagrationsrisikos ist Teil unseres Konzepts

Von Anfang an – also vor 4,5 Jahren – haben wir nach einer Möglichkeit gesucht, die Flammen unter der Decke zu bekämpfen (ja, die Flammen sind noch da, die Decke hält sie nur zurück) und die freigesetzten Gase zu neutralisieren. Diese Gase können durch die offene Struktur unserer Decken entweichen, aber man möchte nicht, dass sie in die Raumluft gelangen – besonders nicht in Innenräumen – und ebenso wenig möchte man das Risiko einer Zündung oder gar Explosion eingehen.

So sind wir schließlich bei den handgeführten Kalium­nitrat-Aerosoleinheiten gelandet, die wir heute verwenden. Im Folgenden erklären wir in 6 zentralen Punkten, warum wir diese Lösung gewählt haben und welche entscheidende Rolle sie im Fire Isolator-Konzept spielt, um zu verhindern, dass Gase und Dämpfe zur Gefahr werden.

Bevor wir ins Detail gehen, ein kurzer Hinweis: Zwei dieser handgeführten Einheiten konnten bei einem Live-Test das thermische Durchgehen in zwei NMC-Lithium-Ionen-Batterien stoppen (ein Video davon ist verfügbar).

6 Wirkungsweisen unserer Aerosoleinheiten bei EV-Bränden / Thermal Runaway

Unsere Fire Isolator Kalium­nitrat- (KNO₃) Aerosoleinheiten sind dafür konzipiert, die Effektivität der Brandbekämpfung zu erhöhen – insbesondere bei herausfordernden Szenarien wie Bränden von Elektrofahrzeugen (EV), bei denen Lithium-Ionen-Batterien ein thermisches Durchgehen erleben können. Nachfolgend eine technische Erklärung, wie diese Einheiten das Risiko einer Deflagration (eine schnelle, aber unterhalb der Schallgeschwindigkeit verlaufende Explosion) in solchen Situationen reduzieren können:

1. Chemische Zusammensetzung: Kalium­nitrat ist ein Oxidationsmittel, das beim Aerosolisieren feine Partikel erzeugt, die sich effektiv in der Luft verteilen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine schnelle und signifikante Zunahme des verfügbaren Sauerstoffs in der Umgebung des Feuers, was in manchen Fällen die Wirkung anderer Löschmittel verstärken und somit zur Brandbekämpfung beitragen kann.
   
   
2. Kühlungseffekt: Der Aerosolisierungsprozess sorgt dafür, dass sich die Kalium­nitratpartikel großflächig verteilen und mit den Flammen und heißen Gasen in Kontakt kommen, die aus dem brennenden Material austreten. Das Aerosol wirkt kühlend auf die Verbrennungszone, indem es Wärme aufnimmt, was die Temperatur der Flammen und der umliegenden Gase senkt. Wenn Batterie­materialien verbrennen und heiße Gase erzeugen, kann diese Kühlung verhindern, dass die Gase Temperaturen erreichen, die eine Deflagration auslösen.
   
   
3. Verdrängung brennbarer Gase: Die durch Kalium­nitrat erzeugte Aerosolwolke kann brennbare Gase rund um das Brandgeschehen wirksam verdrängen und somit die Konzentration brennbarer Gase in der Umgebung reduzieren. Durch die Unterbindung der Ansammlung entzündlicher Dämpfe und Gase wird das Risiko einer Deflagration gesenkt, was die Handhabung von Bränden mit Lithium-Ionen-Batterien sicherer macht.
   
   
4. Hemmung chemischer Reaktionen: Kalium­nitrat kann außerdem die Verbrennungsreaktionen stören. Wenn die feinen Aerosolpartikel mit den heißen Verbrennungsprodukten reagieren, können sie freie Radikale abfangen, die entscheidend für den Fortbestand der Verbrennung sind. Diese Unterbrechung kann die Reaktionen, die typischerweise zu einer explosionsartigen Deflagration führen, verlangsamen oder sogar verhindern.
   
   
5. Thermische Stabilität und Interaktion mit Batteriechemikalien: Bei Batteriebränden – insbesondere bei thermischem Durchgehen – kann der Zerfall von Batteriebestandteilen hochentzündliche Gase freisetzen. Die Einführung von Kalium­nitrat kann möglicherweise die Zersetzungschemie dieser Materialien beeinflussen und dadurch schnelle thermische Reaktionen, die zu einer Deflagration führen würden, verzögern oder verhindern.
   
   
6. Anwendung in Kombination mit Brandlöschdecken: Während die Decke die unmittelbaren Flammen unterdrückt und als thermische Barriere dient, wird die Aerosoleinheit unter der Decke so nah wie möglich an der Batterie positioniert (Sicherheit hat oberste Priorität). Dort kann sie unter die Decke eindringen und zusätzlich kühlend und verdrängend wirken, um die Entzündung eventuell eingeschlossener brennbarer Gase zu verhindern.

Zusammenfassung: Kalium­nitrat-Aerosoleinheiten ermöglichen einen vielseitigen Ansatz zur Brandbekämpfung bei Elektrofahrzeugen mit thermischem Durchgehen. Durch Kühlung der Umgebung, Verdrängung brennbarer Gase und Hemmung von Verbrennungsreaktionen verringern sie das Risiko einer Deflagration erheblich – besonders bei Bränden von Lithium-Ionen-Batterien im Thermal Runaway.

Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass Kalium­nitrat zwar hilfreich sein kann, aber umfassende Sicherheitsmaßnahmen und Protokolle unbedingt erforderlich sind, wenn es um Brände von Elektrofahrzeugen geht, da diese nach wie vor erhebliche Gefahren darstellen.

Können wir den Erfolg und eine vollständige Löschung des Feuers einschließlich der Beendigung des thermischen Durchgehens garantieren?
Was wir sagen können, nach über 15 Live-Tests, ist, dass die Kombination aus unserer Decke, den Kalium­nitrat-Aerosoleinheiten, Wassernebel und dem gezielten Eindringen in die Batterie mit unserer EV Fire Gun deutlich mehr Kontrolle bringt als der alleinige Einsatz eines Wasserschlauchs.
Einsatzkräfte, die unser Konzept anwenden, müssen PSA (Persönliche Schutzausrüstung) und umluftunabhängige Atemschutzgeräte (SCBA) tragen und entsprechend im Umgang mit dem Konzept geschult sein.

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