太空环境下锂离子电池热失控与火灾的研究展望

综述了锂离子电池的热失控机理,介绍了由于电池内部电解液、电池隔膜和电极材料分解的链式热反应过程而引发的热失控和火灾现象。同时,讨论了锂离子电池在微重力太空环境中可能产生的烟黑浓度倍增,加速火蔓延,火焰喷射等极端火行为。进而探讨了开展锂离子电池的低压、落塔和抛物飞行等地面实验模拟太空微重力燃烧的方法可行性,建立数值模型预测太空微重力环境下锂离子电池热失控临界条件与火灾行为的必要性,以及如何通过基础研究科学地指导空间站电池热管理和消防系统的设计。     

矿井热宽温度环境人体热健康分区热调节模型*

为评价矿井热环境中工人职业健康安全状况,提出矿井热宽温度环境人体热健康状态的基本特征与生理要求,分析热宽温度环境人体分区热调节规律与热健康状态的对应关系。基于生物控制论的观点,提出热宽温度范围内不同热应力作用下人体分区热调节机制,建立人体分区热调节模型。结果表明:模型能实现对环境热应力作用下人体物理热平衡状态与生理状态的参数化描述,揭示多因素作用下人体热健康状态的热应力边界与变化规律。分区热调节模型提供了人体热健康状态定量模拟平台,通过参数调整可使模型适应研究需求,模型为井下热环境工人职业健康安全状况分析与评价提供了可参考的思路与方法。     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

基于火探管式的锂离子电池灭火技术研究

为研究锂离子电池灭火方案,基于火探管灭火技术同时利用新型清洁灭火剂Novec 1230,组装成火探管灭火系统。在灭火测试平台上以功率为200 W的电热管作为外热源引发单电池或电池模组热失控,通过改变火探管的布置位置,记录相应的灭火行为以及灭火效率,并对实验结果进行了分析。研究结果表明,当火探管灭火系统直接布置在电池正上方时,在起火后的5.6s内控制火情;随着灭火剂用量增加可以显著降低体系温度,防止电池复燃以及连锁热失控现象发生;火探管有效覆盖区域外的失控电池作为热源将继续加热临近电池,引发连锁热失控,造成灭火系统失效;根据电池热失控后的燃烧行为以及传热行为,提出相应的火探管灭火系统复合方案。     

放电条件下锂离子电池热行为的研究

锂离子电池在生产生活中扮演着重要角色,为了对其热性能有更全面的了解,对锂离子电池放电条件下的热行为进行了探究。通过采集表面温度、电压、热释放速率等参数后对比发现,在可逆热与不可逆热的作用下,电池放电过程中存在明显的升温。此外,放电处理将导致电池出现更为明显的升温情况,更早发生热失控。最后,经过放电处理的锂电池在外加热源作用进而发生失控的实验过程中有着更剧烈的热失控行为,并最终释放较少的热量。     

过硫酸盐法处理铁氰废水的研究

为实现总氰浓度的达标,采用过硫酸盐热活化和紫外活化处理水中的铁氰化物。考察了反应时间、过硫酸根投加物质的量比及初始pH值对两种活化方式去除铁氰化物中总氰的影响。结果表明,两种活化方式的活化速率和活化过程有所不同。两种活化方式中,反应时间为3 h时总氰浓度均趋于稳定,总氰去除效果均随投加物质的量比增加而减小。热活化中,初始pH值小于10时对反应结果基本没有影响,大于10时呈抑制作用;紫外活化中,初始pH值小于10时无明显影响,大于10时呈促进作用。去除效果对比表明,过硫酸盐紫外活化优于过硫酸盐热活化。     

温拌沥青混合料摊铺节能减排效果的定量化研究

通过对温拌沥青混合料(WMA)和热拌沥青混合料(HMA)生产能耗值的测量和计算,对利用WMA替代HMA作为路面材料的节能效果进行了定量核算;并结合沥青路面摊铺的实际工程设计检测方案,通过实地检测,对WMA替代HWA进行路面摊铺这一重要环节的减排效果进行了定量化。测试和分析结果显示,采用适当的温拌技术,生产能耗可降低22.4%,但是提高生产环节的能源利用效率才是降耗的重要途径。对摊铺施工的实地测量表明,WMA替代HWA摊铺可使沥青烟排放降幅53.1%,一氧化碳排放降低35.4%,二氧化氮排放降低53%,二氧化硫排放降低63.1%,综合挥发性有机物化合物VOC排放降幅达56.2%。利用WMA代替HWA作为路面材料节能减排效果十分明显。