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 rompano 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.

Il problema con i serbatoi di idrogeno

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 idrogeno e ossigeno in elettricità con i sottoprodotti come vapore acqueo e calore termico di scarto. L'ossigeno necessario viene estratto dall'aria e l'idrogeno viene immagazzinato nei serbatoi di idrogeno nel veicolo.

In questi serbatoi, l'idrogeno viene immagazzinato ad una pressione elevata fino a 700 bar, che è molto più alta di un serbatoio GPL (gas di petrolio liquefatto) convenzionale. I serbatoi di idrogeno devono essere robusti per resistere a questa elevata pressione interna e allo stesso tempo essere leggeri. Di conseguenza, sono realizzati in un materiale composito, polimero rinforzato con fibra di carbonio per la precisione. 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.

Test dei serbatoi di idrogeno

Per migliorare ulteriormente la sicurezza dei veicoli a idrogeno, è fondamentale capire cosa succede a un serbatoio di idrogeno durante un incidente automobilistico. Nell'ambito 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 mediante scansioni TC (tomografia computerizzata), che hanno fornito una visualizzazione dei danni causati dall'impatto", afferma Weerts.

Dopo le prove d'urto, le stesse cisterne sono state sottoposte alle cosiddette prove di scoppio in cui la pressione interna della cisterna è stata gradualmente aumentata fino al venir meno dell'integrità strutturale della cisterna. "Abbiamo confrontato la pressione interna alla quale scoppia un serbatoio danneggiato con la pressione massima alla quale scoppia un nuovo serbatoio non danneggiato", afferma Weerts. "In genere, l'impatto ha ridotto la resistenza del serbatoio e la pressione di scoppio è diminuita in modo significativo."

Passando alle simulazioni

Queste osservazioni sperimentali sono state quindi 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 la portata delle future indagini sperimentali sui serbatoi, mentre allo stesso tempo aiutano 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".