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飛機上的不定時炸彈,就藏在你包里?

飛機上不允許使用充電寶,是已經爛熟於耳的常識。但總有人不信邪,冒着被罰的風險也要給自己的手機續上命。

2月19日晚,由菲律賓長灘島直飛上海的航班上,一名乘客的充電寶燃燒導致機艙中瀰漫濃煙,航班不得不備降香港

為什麼平日裏聽話的充電寶,到了飛機上就「易燃易爆炸」了呢?

在起飛、巡航和降落的過程中,看似和地面環境一樣平平無奇的機艙內,其實充滿了變數。

海拔越高的地方空氣越稀薄,對應的大氣壓力也就越小。在飛機起飛和降落的過程中,機艙外的空氣壓力會經歷逐漸降低、復又回升兩個階段。

當飛機升至11,000 m的典型巡航高度時,艙外的大氣壓力僅有海平面的五分之一左右,這個條件下人很難生存[1]。

為了能讓乘客在高空中存活且舒適,飛機內部最理想的情況是通過加壓保持和地面上一樣的氣壓。但機艙本身的承受能力有限,艙內外的壓力差值一般不允許超過55–62 kPa,不然飛機自己就得內爆[2]。因此,飛機內艙的加壓器會讓艙內的空氣壓力在地面氣壓的基礎上,隨着外界大氣壓的變化而進行小幅度調整。

不僅大氣壓在變,機艙外的環境溫度也在變。

在標準情況下,當飛機爬升至典型巡航高度時,機艙外的空氣溫度已經降至-40°C以下[3]。此時,當你打開遮光板想拍個照,即便隔着三層厚厚的玻璃,也能感受到最裏層窗戶冰涼的觸感。

飛機上的不定時炸彈,就藏在你包里?

為了避免機艙變成「冰窟窿」,飛機上的空調系統全程都得就着客艙內的空氣「動手動腳」。

在常見的民航噴氣式客機中,經過壓氣機加壓的空氣溫度極高,如果直接灌入,艙內就成了冰火兩重天;所以一般都是混合了一部分外界的冷空氣後,再統一送入客艙[4]。

此外,客艙的各個區域也都配備了溫度表,駕駛員能夠從儀錶盤上直接讀取數據,在必要時進行調整[4]。每排座位上方基本都有可調節的送風口,如果你覺得熱了,還可以直接讓它對着你吹。這些方式都讓客艙內的空氣自成一體,形成了與外界不同的小氣候。

不過,壓力和溫度的調節都是一點點發生的,畢竟操之過急對機艙和乘客都不友好。

一般而言,機艙壓力高度變化率在爬升期間限制為不超過 5 m/s,在下降期間限制值更是達到了 2.3 m/s[3]。與之相應的,機艙內部的壓力和溫度調控速率也就被限制在了一定的範圍內。

也就是說,不論是加壓、減壓,還是隨之而來的降溫、升溫,坐在機艙內的你除了耳朵不適之外,也許感受不到任何變化。

但你感受不到並不代表包里的充電寶也一樣遲鈍。在這種環境下,當你從包里拿出充電寶連接上手機,無異於給自己裝上了一枚「炸彈」。

飛機上的不定時炸彈,就藏在你包里?

機場安檢時,帶有鋰電池的設備需要單獨過檢,且不允許託運。

市面上常見的充電寶一般包括外殼、電芯和電路三個部分,電芯就像燃油車的發動機,能在你電量告急時「雪中送炭」。

由於鋰離子電池的重量輕、能量密度高,加上聚合物鋰離子電池可以做到薄形或者任意形狀,生產廠家一般都會選擇鋰離子電池作為電芯中的儲能元件[5]。

但在充放電的過程中,鋰離子電池的正負極和電解液之間會發生複雜的化學反應,產生一定的熱量[6]。就像你冬天給自己的鋰電池手機充電一樣,過一會它就會變成「暖寶寶」。

伴隨着手機電量的上升,不良的散熱環境使得你手裏的那塊充電寶也越來越燙,再加上飛機客艙內不穩定的氣壓和環境溫度,鋰電池內一個小單元的故障,就能把足夠的熱能傳遞到相鄰的電池單元里,引起熱失控現象,輕則冒出縷縷白煙,重則直接噴射明火,溫度瞬間可升至800攝氏度[7]。

除了這些肉眼可見的燃燒爆炸現象,熱失控後電池析出的大量可燃性氣體則讓飛機客艙變得更加危險。就算明火被迅速撲滅,高濃度的碳氫化合物和氫氣也會讓氣體爆炸成為潛伏中的災難事故[7]。

根據美國聯邦航空局的測試,常見的安裝在運輸類飛機上的滅火劑Halon沒有冷卻效果,無法阻止鋰電池中電解質和氣體的釋放,也難以阻止電池本身熱失控的傳播[7]。

除此之外,充電寶一不小心發生碰撞跌落、電池本身老化和鋰離子電池固有的缺陷都容易成為燃爆的不穩定因素[5]。

充電寶在多次充電放電過程中會形成固體電解質界面膜(SEI,Solid Electrolyte Interface),當溫度升高時,這層膜很容易發生分解反應,導致電池內部接觸短路[8]。

而目前商業化生產的鋰離子電池無法做到對SEI膜的定向調控,也就是說,你拿到手的充電寶還是正在更新疊代的試錯產品[9]。

飛機上的不定時炸彈,就藏在你包里?

事實上,根據市場監管總局的產品質量國家監督抽查結果,移動電源合格率一直徘徊在60%至80%之間。自2024年8月1日起,未獲得CCC認證證書和標註認證標誌的移動電源,才不得出廠、銷售、進口或者在其他經營活動中使用[10]。

所以,千萬不要偷偷摸摸在飛機上使用充電寶。否則,一旦冒煙或爆炸讓飛機迫降,社會新聞的頭條就是你的「傑作」了。

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參考資料

  • [1]National Research Council. (2002). The airliner cabin environment and the health of passengers and crew.

  • [2]Bagshaw, M., & Illig, P. (2019). The aircraft cabin environment. In Travel medicine (pp. 429-436). Elsevier.

  • [3]ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers). (1999). Aircraft. Chapter 9 in 1999 ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications. American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, GA.

  • [4]中國民用航空局.(2015).適宜的客艙壓力和溫度.

  • [5]吳濤.(2018).國內移動電源(充電寶)質量抽查案例分析和相關安全標準展望. 中國標準化(14),178-179.

  • [6]孫強.(2018).低壓環境對鋰電池熱災害擴展特性影響研究(碩士學位論文,中國民用航空飛行學院).

  • [7]FAA.(2016).Summary of FAA StudiesRelated to the HazardsProduced by Lithium Cells inThermal Runaway in AircraftCargo Compartments

  • [8]楊世春,王瀟,陳飛,鄭一帆,鍾益林 & 周思達..鋰離子電池故障預測及健康管理技術研究進展. 北京航空航天大學學報. 

  • [9]梁大宇,包婷婷,高田慧 & 張健.(2018).鋰離子電池固態電解質界面膜(SEI)的研究進展. 儲能科學與技術(03),418-423.

  • [10]國家市場監督管理總局.(2023).市場監管總局關於對鋰離子電池等產品 實施強制性產品認證管理的公告.

責任編輯: 李華  來源:答案如下 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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