Les émissions des véhicules contribuent de manière significative aux effets du réchauffement climatique, bien que des technologies telles que les véhicules hybrides et entièrement électriques aient été introduites ces dernières années pour réduire les émissions des véhicules. Les véhicules à hydrogène offrent également la possibilité de réduire les émissions nocives. Dans ces véhicules, l'hydrogène doit être stocké à haute pression, ce qui nécessite des réservoirs de stockage résistants mécaniquement et qui ne se rompent pas facilement lors d'un accident. doctorat Le candidat Ruben Weerts a étudié comment les réservoirs d'hydrogène sont endommagés lorsqu'ils sont soumis à des impacts contrôlés. Weerts a soutenu son doctorat. thèse au département de génie mécanique le 9 septembre.

Le problème des réservoirs d'hydrogène

Les véhicules à hydrogène modernes utilisent des piles à combustible pour produire de l'électricité qui est ensuite utilisée pour alimenter le véhicule. Ces piles à combustible convertissent l'hydrogène et l'oxygène en électricité, les sous-produits étant de la vapeur d'eau et de la chaleur thermique perdue. L'oxygène nécessaire est extrait de l'air et l'hydrogène est stocké dans des réservoirs d'hydrogène dans le véhicule.

Dans ces réservoirs, l'hydrogène est stocké sous une haute pression pouvant atteindre 700 bars, ce qui est bien supérieur à un réservoir de GPL (gaz de pétrole liquéfié) classique. Les réservoirs d'hydrogène doivent être solides pour résister à cette pression interne élevée tout en étant légers. En conséquence, ils sont fabriqués à partir d'un matériau composite, polymère renforcé de fibres de carbone pour être précis. Pour garantir la sécurité des véhicules à hydrogène, les réservoirs doivent satisfaire à une grande série d'exigences et de tests avant d'être approuvés pour une utilisation dans les véhicules.

Test des réservoirs d'hydrogène

Pour améliorer encore la sécurité des véhicules à hydrogène, il est essentiel de comprendre ce qu'il advient d'un réservoir d'hydrogène lors d'un accident de véhicule. Dans le cadre de son doctorat. recherche, qui a été financée par BMW et supervisée par BMW et TU/e, Ruben Weerts a mené des tests expérimentaux qui ont aidé à déterminer quand et de quelle manière un réservoir est endommagé lorsqu'il est soumis à un impact.

"Après l'impact, les réservoirs ont ensuite été étudiés à l'aide de scanners CT (tomographie informatisée), qui ont fourni une visualisation des dommages causés par l'impact", explique Weerts.

Après les tests d'impact, les mêmes réservoirs ont été soumis à des tests dits d'éclatement où la pression interne dans le réservoir a été progressivement augmentée jusqu'à ce que l'intégrité structurelle du réservoir échoue. "Nous avons comparé la pression interne à laquelle un réservoir endommagé éclate à la pression maximale à laquelle un nouveau réservoir intact éclate", explique Weerts. "Généralement, l'impact a réduit la résistance du réservoir et la pression d'éclatement a chuté de manière significative."

Passer aux simulations

Ces observations expérimentales ont ensuite été utilisées pour développer des modèles de simulation, qui pourraient être utilisés pour prédire si et de quelle manière un réservoir est endommagé en raison d'un impact.

"Le modèle prédit assez bien la réponse mécanique des réservoirs lors de l'impact", note Weerts. "De tels modèles peuvent aider à réduire les coûts des matériaux et l'étendue des futures investigations expérimentales sur les réservoirs tout en aidant dans le processus de conception et de développement du véhicule. Et bien sûr, ces modèles peuvent être utilisés pour améliorer encore l'intégration sûre des réservoirs d'hydrogène. dans les véhicules."