Stoccaggio più sicuro per l’idrogeno compresso
I cilindri ad alta pressione sono stati usati per anni per contenere i gas industriali in serbatoi metallici. Recentemente, l’idrogeno è stato introdotto come carburante alternativo a zero emissioni nell’industria dei trasporti. Tuttavia, per usare l’idrogeno nelle automobili, il peso del serbatoio di stoccaggio deve essere ridotto mantenendo allo stesso tempo l’affidabilità. I compositi basati sulla fibra di carbonio che sono leggeri e molto robusti rappresentano una soluzione che viene presa in esame. Nell’ambito del progetto HYCOMP (Enhanced design requirements and testing procedures for composite cylinders intended for the safe storage of hydrogen), i ricercatori, allo scopo di colmare una lacuna fondamentale nei dati sperimentali disponibili, hanno valutato il comportamento dei materiali compositi in carbonio nel corso delle loro previste vite di servizio. I risultati di HYCOMP hanno fornito una base scientifica per lo sviluppo di norme, codici e standard per l’utilizzo di cilindri in materiali compositi per contenere idrogeno compresso. Ci si aspetta inoltre che essi facilitino lo sviluppo di test per il controllo di qualità nella fabbricazione e per l’ispezione durante l’utilizzo. Nello specifico, i ricercatori hanno utilizzato metodi di emissione acustica per caratterizzare il tipo di danno (rottura fibre, micro crepe della resina ecc.) e la sua evoluzione nel tempo. Gli effetti della pressione e delle condizioni ambientali sul tasso di aumento del danno sono stati valutati su scala microscopica. Questi studi hanno gettato le fondamenta per lo sviluppo di un modello numerico che simula l’aumento del danno fino allo stato critico del danno stesso. Quest’ultimo è il punto oltre il quale la struttura diventa instabile a causa dell’accelerazione del processo di degradazione, portando alla rottura del serbatoio. In parallelo, sono stati usati dei metodi di controllo non distruttivi per monitorare il livello di danno su scala macroscopica. Questo lavoro sperimentale mirava a valutare l’influenza dei parametri del processo di fabbricazione. Per stimare le prestazioni iniziali del serbatoio, i ricercatori hanno effettuato prove di scoppio e di variazione ciclica in condizioni controllate. Un’analisi dettagliata dei dati sperimentali ha consentito ai ricercatori di definire una lista di raccomandazioni per la progettazione basata sulle prestazioni e per le procedure di collaudo. Inoltre, sono state formulate delle linee guida per il controllo di qualità nella fabbricazione sulla base dei parametri del processo selezionato che influiscono sulle prestazioni del serbatoio. Con una chiara comprensione scientifica dell’aumento del danno nei serbatoi di stoccaggio dell’idrogeno in materiali compositi con fibre di carbonio, il prossimo passo per il team di HYCOMP è quello di fornire delle raccomandazioni ai comitati di standardizzazione. Le conoscenze accumulate potrebbero aiutare ad aumentare l’accettazione delle tecnologie per lo stoccaggio ad alta pressione dell’idrogeno.
Parole chiave
Idrogeno gassoso, serbatoio stoccaggio, compositi basati su fibre di carbonio, HYCOMP, emissione acustica, stoccaggio idrogeno ad alta pressione
