18.09.2021
Cosa succede a un serbatoio di idrogeno durante una collisione?Le emissioni dei veicoli contribuiscono in modo significativo agli effetti del riscaldamento globale, sebbene negli ultimi anni siano state introdotte tecnologie come i veicoli ibridi e completamente elettrici per ridurre le emissioni dei veicoli. I veicoli alimentati a idrogeno offrono anche il potenziale per ridurre le emissioni nocive. In questi veicoli, l'idrogeno deve essere immagazzinato ad alta pressione, il che richiede serbatoi di stoccaggio meccanicamente resistenti e che non si rompono facilmente durante un incidente. dottorato di ricerca il candidato Ruben Weerts ha studiato come i serbatoi di idrogeno vengono danneggiati quando soggetti a impatti controllati. Weerts ha difeso il suo dottorato di ricerca. tesi presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica il 9 settembre. I moderni veicoli a idrogeno utilizzano celle a combustibile per produrre elettricità che viene poi utilizzata per alimentare il veicolo. Queste celle a combustibile convertono l'idrogeno e l'ossigeno in elettricità con i sottoprodotti che sono vapore acqueo e calore di scarto. L'ossigeno necessario viene estratto dall'aria e l'idrogeno viene immagazzinato in serbatoi di idrogeno nel veicolo. In questi serbatoi, l'idrogeno viene immagazzinato ad un'alta pressione fino a 700 bar, che è molto più alta di un normale serbatoio di GPL (gas di petrolio liquefatto). I serbatoi di idrogeno devono essere robusti per resistere a questa alta pressione interna pur essendo al tempo stesso leggeri. Di conseguenza, sono realizzati con un materiale composito, per la precisione un polimero rinforzato con fibra di carbonio. Per garantire la sicurezza dei veicoli a idrogeno, i serbatoi devono soddisfare un'ampia serie di requisiti e test prima di essere approvati per l'uso nei veicoli. Per migliorare ulteriormente la sicurezza dei veicoli a idrogeno, è fondamentale capire cosa succede a un serbatoio di idrogeno durante un incidente stradale. Come parte del suo dottorato di ricerca. ricerca, che è stata finanziata da BMW e supervisionata da BMW e TU/e, Ruben Weerts ha condotto test sperimentali che hanno aiutato a determinare quando e in che modo un serbatoio viene danneggiato quando soggetto a un impatto. "Dopo l'impatto, i serbatoi sono stati quindi studiati utilizzando scansioni CT (tomografia computerizzata), che hanno fornito una visualizzazione dei danni causati dall'impatto", afferma Weerts. Dopo le prove di impatto, gli stessi serbatoi sono stati sottoposti alle cosiddette prove di scoppio in cui la pressione interna al serbatoio è stata gradualmente aumentata fino a quando l'integrità strutturale del serbatoio non viene meno. "Abbiamo confrontato la pressione interna alla quale esplode un serbatoio danneggiato con la pressione massima alla quale esplode un serbatoio nuovo non danneggiato", afferma Weerts. "In genere, l'impatto ha ridotto la forza del serbatoio e la pressione di scoppio è scesa in modo significativo". Queste osservazioni sperimentali sono state poi utilizzate per sviluppare modelli di simulazione, che potrebbero essere utilizzati per prevedere se e in che modo un serbatoio viene danneggiato a causa di un impatto. "Il modello prevede abbastanza bene la risposta meccanica dei carri armati durante l'impatto", osserva Weerts. "Tali modelli possono aiutare a ridurre i costi dei materiali e l'estensione delle future indagini sperimentali sui serbatoi e allo stesso tempo assistere nel processo di progettazione e sviluppo del veicolo. E, naturalmente, questi modelli possono essere utilizzati per migliorare ulteriormente l'integrazione sicura dei serbatoi di idrogeno nei veicoli".