Sự phát triển nhanh chóng của xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin Lithium-ion (BESS) và các trạm sạc EV đang đặt ra những yêu cầu mới về an toàn cháy nổ cũng như giám sát khí độc. Trong số các loại khí có thể phát sinh khi pin Lithium-ion bị quá nhiệt hoặc xảy ra hiện tượng Thermal Runaway, khí HF (Hydrogen Fluoride) được xem là một trong những loại khí nguy hiểm nhất. Chính vì vậy, việc lắp đặt cảm biến khí HF, cảm biến Hydrogen Fluoride, cảm biến khí HF tầng hầm, cảm biến khí HF trạm sạc pin và cảm biến khí HF trụ sạc đang trở thành xu hướng tại các dự án xe điện hiện đại trên toàn thế giới.
KHÍ HF (HYDROGEN FLUORIDE) LÀ GÌ?
Khí HF là khí Hydro Florua, một hợp chất được tạo thành từ hydro và flo. Đây là loại khí không màu, có mùi hăng, độc tính cao và khả năng ăn mòn mạnh.
Trong các ứng dụng xe điện, trụ sạc, tầng hầm xe điện và hệ thống pin Lithium-ion, khí HF có thể phát sinh khi pin bị quá nhiệt, cháy, hư hỏng hoặc xảy ra hiện tượng thermal runaway. Do HF là khí độc và có thể gây nguy hiểm trong không gian kín, việc lắp đặt cảm biến khí HF giúp phát hiện sớm rủi ro và kích hoạt cảnh báo, thông gió hoặc các biện pháp an toàn phù hợp.
Khí HF là một loại khí rất nguy hiểm, tạo thành axit hydrofluoric ăn mòn và độc hại khi tiếp xúc và có khả năng gây ra các phản ứng nghiêm trọng ở nồng độ rất thấp 2-3 ppm, nên thiết bị giám sát cần phải nhạy để phát hiện HF ở nồng độ rất thấp (mức vết). Để giám sát sự thay đổi của mức nền, cần có giới hạn phát hiện thấp hơn đáng kể so với mức nền, tức là tốt nhất là ở mức dưới ppb.
Máy đo khí HF phải có độ chọn lọc cao để phân biệt HF với các hóa chất khác có trong hỗn hợp khí đa thành phần, chẳng hạn như không khí xung quanh. HF cũng được biết đến là một hóa chất rất dễ phản ứng, có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng ở cấp độ hệ thống nếu không lựa chọn vật liệu phù hợp cho các bộ phận tiếp xúc với mẫu.
Khí HF có thể tồn tại ở dạng khí không màu hoặc chất lỏng bốc khói, hoặc có thể hòa tan trong nước. Khi hòa tan trong nước, nó tạo thành axit hydrofluoric, một chất có tính ăn mòn cao và có khả năng ăn mòn thủy tinh, da và một số kim loại. HF phản ứng với nước và giải phóng hơi độc hại và ăn mòn.
Hydro florua (HF) là một nguy cơ đáng kể đối với sức khỏe ngay cả ở nồng độ nhỏ. Giá trị Mức 1 trong Hướng dẫn Phơi nhiễm Cấp tính HF do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) khuyến nghị là 0,8 mg/m³ trong 10 phút phơi nhiễm. Giới hạn phơi nhiễm nghề nghiệp ở EU là 1,8 ppm/8 giờ và 3 ppm/15 phút. Ở Mỹ, giới hạn là 3 ppm/8 giờ và 6 ppm/15 phút.
Nồng độ HF vượt quá 2 ppm trong không khí gây kích ứng mắt và đường hô hấp. HF thâm nhập qua da và vào các mô trong cơ thể, làm tổn thương tế bào và khiến chúng hoạt động không bình thường. Hít phải HF có thể làm tổn thương mô phổi và gây sưng tấy, tích tụ dịch trong phổi (phù phổi). Tiếp xúc da với HF có thể gây bỏng nặng, phát triển sau vài giờ và hình thành loét da. Do đó, cần phải giám sát chính xác nồng độ hydro florua (HF) trong không khí xung quanh.
KHÁI NIỆM CẢM BIẾN KHÍ HF
Cảm biến khí HF là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để phát hiện và giám sát nồng độ khí Hydrogen Fluoride trong không khí. Hydrogen Fluoride là loại khí không màu, có khả năng ăn mòn mạnh và cực kỳ độc hại đối với con người. Trong điều kiện bình thường, HF ít xuất hiện trong môi trường dân dụng. Tuy nhiên khi pin Lithium-ion gặp sự cố, các hợp chất chứa Flo bên trong pin sẽ phân hủy và sinh ra khí HF với nồng độ có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị.
Ngày nay, cảm biến Hydrogen Fluoride được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, phòng pin, tầng hầm xe điện, nhà máy sản xuất pin và đặc biệt là các khu vực có mật độ trạm sạc xe điện cao.
CẤU TẠO CẢM BIẾN KHÍ HF
Một cảm biến khí HF công nghiệp thường được cấu tạo từ đầu dò điện hóa chuyên dụng có khả năng phát hiện khí Hydrogen Fluoride với độ nhạy cao. Tín hiệu đo được xử lý thông qua bộ vi xử lý bên trong thiết bị trước khi chuyển đổi thành các tín hiệu tiêu chuẩn như 4-20mA, 0-10V hoặc RS485 Modbus RTU. Ngoài ra, nhiều dòng cảm biến khí HF còn được tích hợp relay cảnh báo để điều khiển quạt hút, còi báo động hoặc gửi tín hiệu trực tiếp về hệ thống BMS, PLC và SCADA.
Vỏ thiết bị thường được chế tạo bằng nhựa kỹ thuật hoặc hợp kim chống ăn mòn nhằm đảm bảo tuổi thọ lâu dài trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CẢM BIẾN KHÍ HF
Cảm biến Hydrogen Fluoride hoạt động dựa trên công nghệ điện hóa. Khi phân tử HF đi vào buồng cảm biến, phản ứng điện hóa sẽ diễn ra tại bề mặt điện cực tạo ra dòng điện tỷ lệ với nồng độ khí trong môi trường. Bộ xử lý bên trong thiết bị sẽ liên tục phân tích tín hiệu này và chuyển đổi thành giá trị nồng độ HF theo đơn vị ppm.
Khi nồng độ khí vượt quá ngưỡng cài đặt, cảm biến khí HF sẽ kích hoạt cảnh báo hoặc truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển trung tâm nhằm khởi động quạt thông gió, đóng nguồn sạc hoặc kích hoạt quy trình ứng phó khẩn cấp.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT CẢM BIẾN KHÍ HF
Cảm biến HF dùng để đo rò rỉ khí Hydrogen Fluoride (HF). Công nghệ cảm biến điện hóa có độ nhạy cao và khả năng phát hiện nồng độ thấp. Dải đo phổ biến từ 0-10 ppm, 0-20 ppm, 0-50 ppm hoặc 0-100 ppm tùy theo yêu cầu dự án. Thiết bị hỗ trợ tín hiệu ngõ ra 4-20mA, 0-10V và RS485 Modbus RTU. Nguồn cấp có thể là 24VDC hoặc 230VAC. Nhiều model được trang bị relay cảnh báo mức thấp và mức cao, cấp bảo vệ IP65 cùng khả năng hoạt động liên tục 24/7.
TẠI SAO CẦN CẢM BIẾN KHÍ HF CHO TRẠM SẠC PIN VÀ TẦNG HẦM XE ĐIỆN?
Trong quá trình pin Lithium-ion xảy ra hiện tượng Thermal Runaway, một lượng lớn khí độc sẽ được giải phóng. Trong số đó, HF được xem là chỉ dấu quan trọng cho thấy pin đang gặp sự cố nghiêm trọng. Việc phát hiện sớm khí HF giúp ban quản lý tòa nhà hoặc đơn vị vận hành có thể phản ứng kịp thời trước khi xảy ra cháy lan hoặc ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Đối với các khu vực đỗ xe điện trong chung cư, trung tâm thương mại và tòa nhà văn phòng, cảm biến khí HF tầng hầm giúp giám sát liên tục chất lượng không khí và cảnh báo sớm các nguy cơ phát sinh từ pin xe điện.
Đối với các khu vực sạc nhanh DC công suất lớn, cảm biến khí HF trạm sạc pin đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ người sử dụng cũng như hệ thống thiết bị điện. Khi được lắp đặt gần khu vực sạc, cảm biến có thể phát hiện sự cố pin từ giai đoạn đầu và kích hoạt các biện pháp an toàn cần thiết.
Ngoài ra, các nhà sản xuất thiết bị sạc EV hiện nay cũng đang quan tâm đến việc tích hợp cảm biến khí HF trụ sạc nhằm nâng cao mức độ an toàn cho các hệ thống sạc thế hệ mới.
ỨNG DỤNG CẢM BIẾN KHÍ HF
Cảm biến khí HF được sử dụng rộng rãi trong tầng hầm xe điện của các chung cư cao cấp, trung tâm thương mại và tòa nhà văn phòng. Thiết bị cũng được ứng dụng trong các trạm sạc xe điện công cộng, trạm sạc nhanh DC, hệ thống lưu trữ năng lượng BESS, phòng lưu trữ pin Lithium-ion, nhà máy sản xuất pin, trung tâm dữ liệu sử dụng pin dự phòng và các khu vực nghiên cứu phát triển công nghệ năng lượng mới.
Đối với các dự án xe điện quy mô lớn, việc kết hợp cảm biến khí HF với cảm biến khí H₂, cảm biến CO, cảm biến VOC và hệ thống phát hiện cháy sớm sẽ tạo nên giải pháp giám sát an toàn toàn diện.
CẢM BIẾN KHÍ HF PROSENSE - TURKEY
Prosense là hãng sản xuất cảm biến HF hàng đầu thế giới có trụ sở tại Thổ Nhĩ Kỳ với đầy đủ các dòng khí GAS. Cảm biến khi HF của Prosense có độ chính xác cao, bền bỉ, ổn định phù hợp mọi ứng dụng công nghiệp và dân dụng. Cảm biến đo khí HF có thể giúp chúng ta xác định các khí độc cần thiết để đảm bảo an toàn cho tất cả. Máy dò khí HF của Prosense cung cấp khả năng phát hiện HF nhạy bén và kịp thời trong phạm vi 0-10 PPM với độ phân giải 0,1 PPM.
MUA CẢM BIẾN KHÍ HF TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam là đơn vị cung cấp các dòng cảm biến khí HF, cảm biến Hydrogen Fluoride, cảm biến khí HF tầng hầm, cảm biến khí HF trạm sạc pin và cảm biến khí HF trụ sạc đến từ các thương hiệu hàng đầu Châu Âu. Chúng tôi cung cấp đầy đủ giải pháp giám sát khí độc cho hệ thống xe điện, phòng lưu trữ pin và các ứng dụng công nghiệp yêu cầu độ an toàn cao.
Với đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, Sensors Việt Nam hỗ trợ tư vấn lựa chọn thiết bị, thiết kế giải pháp, tích hợp BMS/PLC/SCADA, hiệu chuẩn cảm biến, cung cấp CO/CQ đầy đủ và dịch vụ bảo hành chính hãng. Đây là giải pháp đáng tin cậy giúp các chủ đầu tư, đơn vị vận hành và nhà thầu M&E nâng cao mức độ an toàn cho các dự án xe điện hiện đại.