As emissões dos veículos contribuem significativamente para os efeitos do aquecimento global, embora tecnologias como veículos híbridos e totalmente elétricos tenham sido introduzidas nos últimos anos para reduzir as emissões dos veículos. Os veículos movidos a hidrogênio também oferecem o potencial de reduzir as emissões nocivas. Nesses veículos, o hidrogênio deve ser armazenado em alta pressão, o que exige tanques de armazenamento mecanicamente fortes e que não se rompam facilmente em caso de colisão. Ph.D. o candidato Ruben Weerts investigou como os tanques de hidrogênio são danificados quando sujeitos a impactos controlados. Weerts defendeu seu Ph.D. tese no departamento de Engenharia Mecânica em 9 de setembro.
O problema com tanques de hidrogênio

Veículos modernos de hidrogênio usam células de combustível para produzir eletricidade que é então usada para alimentar o veículo. Essas células de combustível convertem hidrogênio e oxigênio em eletricidade com os subprodutos sendo vapor de água e calor térmico desperdiçado. O oxigênio necessário é extraído do ar e o hidrogênio é armazenado em tanques de hidrogênio no veículo.

Nesses tanques, o hidrogênio é armazenado sob alta pressão de até 700 bar, muito superior a um tanque convencional de GLP (gás liquefeito de petróleo). Os tanques de hidrogênio devem ser fortes para suportar essa alta pressão interna e, ao mesmo tempo, serem leves. Como resultado, eles são feitos de um material compósito, polímero reforçado com fibra de carbono para ser mais preciso. Para garantir a segurança dos veículos movidos a hidrogênio, os tanques precisam cumprir uma grande série de requisitos e testes antes de serem aprovados para uso em veículos.

Teste de tanques de hidrogênio

Para melhorar ainda mais a segurança dos veículos movidos a hidrogênio, é vital entender o que acontece com um tanque de hidrogênio durante um acidente de veículo. Como parte de seu Ph.D. pesquisa, que foi financiada pela BMW e supervisionada pela BMW e TU/e, Ruben Weerts realizou testes experimentais que ajudaram a determinar quando e de que forma um tanque é danificado quando sujeito a um impacto.

“Após o impacto, os tanques foram então estudados por meio de tomografia computadorizada (tomografia computadorizada), que permitiu a visualização dos danos causados ​​pelo impacto”, diz Weerts.

Após os testes de impacto, os mesmos tanques foram submetidos aos chamados testes de ruptura onde a pressão interna no tanque foi aumentada gradativamente até que a integridade estrutural do tanque falhasse. "Nós comparamos a pressão interna na qual um tanque danificado estoura com a pressão máxima na qual um novo tanque não danificado estoura", diz Weerts. "Normalmente, o impacto reduziu a resistência do tanque e a pressão de ruptura caiu significativamente."

Recorrendo a simulações

Essas observações experimentais foram então usadas para desenvolver modelos de simulação, que poderiam ser usados ​​para prever se e de que maneira um tanque é danificado devido a um impacto.

"O modelo prevê muito bem a resposta mecânica dos tanques durante o impacto", observa Weerts. "Esses modelos podem ajudar a reduzir os custos de material e a extensão de futuras investigações experimentais em tanques e, ao mesmo tempo, auxiliar no processo de design e desenvolvimento do veículo. E, claro, esses modelos podem ser usados ​​para melhorar ainda mais a integração segura de tanques de hidrogênio. em veículos."