Le rôle des systèmes de réservoirs d'hydrogène efficaces dans la révolution de l'aviation durable

Des matériaux spécialisés, des parois plus épaisses et une isolation adéquate sont nécessaires pour minimiser l'apport de chaleur à travers les réservoirs d'hydrogène.

Récemment, Simple Flying a souligné l'importance de l'hydrogène comme alternative au carburéacteur dans les avions commerciaux. Simple Flying a également exploré les défis associés au stockage et à l'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie. Bien qu'il soit difficile de déterminer si les avantages de l'hydrogène l'emportent sur les défis, des recherches techniques sont en cours pour identifier des solutions uniques pour le stockage de l'hydrogène.

Le carburant hydrogène peut être un candidat idéal pour les avions court-moyen-courriers en raison de sa plus grande densité d'énergie (trois fois) que le carburéacteur. L'hydrogène n'émet pas de dioxyde de carbone ni d'oxyde d'azote lorsqu'il est généré à partir d'énergies renouvelables.

Les moteurs à turbine à gaz conventionnels peuvent être modifiés pour utiliser de l'hydrogène liquide (LH2) comme combustible pour la combustion. L'air sous pression du compresseur haute pression peut être mélangé avec de l'hydrogène liquide atomisé avant de s'enflammer dans la chambre de combustion.

L'un des défis les plus importants de LH2 est sa densité volumétrique. L'hydrogène est nettement plus léger que le carburéacteur et nécessite quatre fois plus de volume de stockage dans l'avion que le carburéacteur. Le stockage embarqué d'hydrogène liquide a été un défi pour les avionneurs.

Des cylindres cryogéniques sont nécessaires pour stocker le LH2 tout en gardant le volume au minimum. Les réservoirs cryogéniques stockent l'hydrogène à des températures de surgélation (environ -420 degrés F/-250 degrés C).

Le poids d'hydrogène requis peut n'être qu'environ un tiers du carburéacteur, mais le besoin d'un volume beaucoup plus élevé augmente le poids structurel de l'avion. Par conséquent, un système de réservoir de stockage efficace est nécessaire pour atteindre la durabilité de l'hydrogène dans l'aviation. Il convient de noter que, contrairement au carburéacteur, les bouteilles d'hydrogène peuvent avoir un diamètre trop grand pour s'adapter aux ailes des avions.

De plus, grâce au carburéacteur stocké dans les réservoirs des ailes, le centre de gravité de l'avion est géré efficacement tout au long du vol. Le centre de gravité peut être un autre défi avec l'utilisation de réservoirs LH2.

Les réservoirs de stockage doivent être fabriqués avec des matériaux spécialisés pour résister à des températures extrêmes. De plus, les réservoirs doivent avoir des parois épaisses et fournir une isolation suffisante entre les cheminées pour minimiser l'apport de chaleur à travers les parois du réservoir. La chaleur qui fuit peut faire bouillir le LH2 et absorber la chaleur environnante nécessaire pour maintenir le LH2 à des températures de surgélation. Les fabricants de réservoirs cryogéniques visent à maintenir la condition d'ébullition en dessous de 1 % par jour.

La forme des réservoirs doit être aussi proche que possible d'une sphère pour minimiser les pertes de conception. Une sphère expose le moins de surface par masse de LH2. Pour maintenir le centre de gravité, des réservoirs LH2 de taille égale doivent être placés de manière à ne pas affecter le moment de tangage ou de basculement de l'avion.

Des piles de réservoirs sphériques peuvent être placées dans la section avant de l'avion (juste derrière le cockpit sur le pont inférieur) et la section arrière (juste en avant de l'empennage). Une technique de fiole à vide avec une isolation supplémentaire sur le dessus garantira que la condition d'ébullition de LH2 est minimisée. Si le réservoir perd le vide, les couches d'isolation contiennent l'afflux de chaleur dans le système.

Le réservoir peut contenir un mélange de LH2 et d'hydrogène gazeux (H2). La pression de H2 est contrôlée par la vanne de régulation lorsque les pompes et les vannes acheminent le LH2 vers le système de combustion. Il convient de mentionner que le LH2 doit être converti sous forme gazeuse dans un échangeur de chaleur avant d'être utilisé dans le système de turbine.

Que pensez-vous de la conception du système de réservoir d'hydrogène à bord de l'avion à hydrogène ? Dites-nous dans la section des commentaires.

Écrivain - Omar est un passionné d'aviation qui détient un doctorat. en génie aérospatial. Avec de nombreuses années d'expérience technique et de recherche à son actif, Omar vise à se concentrer sur les pratiques aéronautiques basées sur la recherche. En dehors du travail, Omar a une passion pour les voyages, la visite de sites aéronautiques et le repérage d'avions. Basé à Vancouver, Canada