Les flammes d'hydrogène peuvent se propager même avec très peu de carburant, dans des espaces étonnamment étroits et peut s'étendre jusqu'à la rupture en motifs fractals. C'est le comportement physique inattendu de ce gaz lorsqu'il brûle, qui a été détecté par une équipe scientifique dirigée par des chercheurs de l'Université Carlos III de Madrid (UC3M). Ces résultats peuvent contribuer à améliorer la sécurité des appareils fonctionnant à l'hydrogène.

L'étude, publié dans la dernière édition de la revue Lettres d'examen physique , détaille les résultats d'expériences qui ont démontré que les flammes d'hydrogène peuvent survivre dans des conditions plus extrêmes qu'on ne le pensait auparavant. Dans cette recherche, dirigé par Fernando Veiga, Eduardo Fernández-Tarrazo et Mario Sánchez Sanz, du Département de Génie Thermique et des Fluides de l'UC3M, Daniel Martínez Ruiz de l'Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Mike Kuznetsov du Karlsruhe Institute of Technology (Allemagne) et Joachim Grune de Pro-Science GmbH (Allemagne) ont également participé.

"Notre article montre que les flammes d'hydrogène sont capables de se propager dans des espaces très étroits d'un millimètre environ, créer une situation indésirable et dangereuse, " a expliqué Fernando Veiga, l'un des chercheurs qui a réalisé une grande partie des travaux expérimentaux.

L'utilisation de l'hydrogène comme carburant peut aider à réduire les émissions de dioxyde de carbone, mais son stockage et son transport peuvent comporter certains risques. Dans cette étude, les chercheurs ont montré empiriquement que le gaz peut brûler dans des situations inattendues. Dans ce but, l'équipe a testé des dilutions de carburant gazeux dans un espace de quelques millimètres de large et a découvert que l'hydrogène pouvait brûler régulièrement même lorsque sa concentration n'était que de 5 % en volume.

Structures fractales

Les flammes d'hydrogène sont presque invisibles à l'œil nu et émettent très peu de chaleur rayonnante, ce qui les rend difficiles à détecter. Faire cela, les chercheurs ont utilisé une méthode spéciale pour tracer leur mouvement et une caméra à grande vitesse pour suivre la trajectoire des flammes lors de leur propagation. Ils ont confirmé qu'ils forment un chemin fractal lorsqu'ils se propagent, C'est, ils adoptent une forme géométrique dont la structure de base se répète à différentes échelles. "L'enregistrement vidéo révèle ce chemin fractal, qui permet avec précision l'accès efficace de la flamme au nouveau combustible pendant qu'il brûle, " a souligné Mario Sánchez Sanz.

L'hydrogène constitue une source d'énergie propre et efficace, et en tant que tel, les technologies de production d'énergie basées sur son utilisation augmenteront considérablement dans un avenir proche. Par conséquent, "leurs protocoles de conception et de sécurité devront prendre en compte ces nouveaux modes de propagation, " a observé Daniel Martínez Ruiz, professeur à l'ETSI Aeronáutica y del Espacio (École d'ingénierie aéronautique et spatiale) de l'UPM.

Ces résultats peuvent être utiles aux équipes d'ingénierie qui conçoivent des systèmes de stockage d'hydrogène, qui devra tenir compte de son extrême inflammabilité, même dans des espaces très étroits. Les piles à combustible à hydrogène sont utilisées comme source d'énergie dans les voitures et les motos, par exemple. « Une fuite d'hydrogène et son accumulation dans un espace confiné pourraient conduire à ce type de flammes, " a ajouté Mario Sánchez Sanz.

Selon les chercheurs, d'autres études de ce type sont nécessaires pour évaluer la sécurité par rapport aux fuites dans les véhicules à hydrogène et autres dispositifs connexes. Par dessus tout, dans le contexte actuel de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de lutte contre le changement climatique, il semble impératif d'accélérer le développement et l'utilisation des technologies énergétiques basées sur l'hydrogène.