Tecnologias como veículos híbridos e totalmente elétricos tenham sido introduzidas nos últimos anos para reduzir as emissões veiculares. Os veículos movidos a hidrogênio também oferecem o potencial de reduzir algumas emissões prejudiciais.
Nesses veículos, o hidrogênio deve ser armazenado em alta pressão, o que requer tanques de armazenamento que sejam mecanicamente fortes e não se rompam facilmente durante uma colisão. Ph.D. O candidato Ruben Weerts investigou como os tanques de hidrogênio são danificados quando sujeitos a impactos controlados. Weerts defendeu seu doutorado. tese no departamento de Engenharia Mecânica no dia 9 de setembro.
O problema com tanques de hidrogênio
Os veículos modernos a hidrogênio usam células de combustível para produzir eletricidade que é usada para alimentar o veículo. Essas células de combustível convertem hidrogênio e oxigênio em eletricidade, sendo os subprodutos o vapor de água e o calor térmico residual. 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 mais alta do que em 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, ser leves. Como resultado, eles são feitos de um material composto, polímero reforçado com fibra de carbono para ser mais preciso. Para garantir a segurança dos veículos a hidrogênio, os tanques precisam cumprir uma grande série de requisitos e testes antes de serem aprovados para uso em veículos.
Testando tanques de hidrogênio
Para melhorar ainda mais a segurança dos veículos a hidrogênio, é vital entender o que acontece com um tanque de hidrogênio durante a colisão de um veículo. Como parte de seu Ph.D. pesquisa, que foi financiada pela BMW e supervisionada pela BMW e TU / e, Ruben Weerts conduziu 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 estudados por meio de tomografias computadorizadas, que permitiram 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 gradualmente aumentada até que a integridade estrutural do tanque falhasse. “Comparamos a pressão interna na qual um tanque danificado estourou com a pressão máxima em que um tanque novo e não danificado estourou”, disse Weerts. “Normalmente, o impacto reduziu a resistência do tanque e a pressão de ruptura caiu significativamente.”
Passando para as 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 seria 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, ao mesmo tempo que auxiliam 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. “
Publicado em 17/09/2021 11h58
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