Waterstof is aangemerkt als een belangrijke prioriteit om de Europese Green Deal voor een duurzame economie te realiseren. Door bij de constructie van de waterstoftank gebruik te maken van composieten in plaats van de gangbare metaaloplossingen, zal de vloeibare waterstof (LH2) composiettank gewichtsbesparingen opleveren, wat de ontwikkeling van vloeibare waterstof als duurzame brandstofbron voor de burgerluchtvaart mogelijk zal maken. Hierdoor wordt de CO2-voetafdruk van vliegreizen verkleind en wordt het vliegbereik van vliegtuigen vergroot door het verminderen van het constructiegewicht en de kosten.
De uitdaging
Voor commerciële vliegtuigen met een enkel gangpad (single-aisle) is de energiedichtheid van samengeperst waterstofgas onvoldoende om het benodigde bereik te bieden. Dit kan alleen worden bereikt met vloeibare waterstof, opgeslagen bij 20 Kelvin/-253 °C. Het project is gericht op de ontwikkeling van een ongevoerde lichtgewicht composiettank met een lange levensduur die bestand is tegen de lage temperatuur van vloeibare waterstof en de bijbehorende thermische spanningen.
De oplossing
Het project richt zich op de toepassing van microscheurbestendige composietmaterialen met een voldoende lage permeabiliteit voor waterstof. Om te voldoen aan de boil-off- en bewaartijdvereisten, zonder dat er significant gewicht en/of volume wordt toegevoegd, wordt er met bijdragen van alle leden van het consortium een vacuüm-/MLI-geïsoleerde tank ontwikkeld. De tank wordt uitgerust met vloeistofpeilsensoren en sensoren voor veiligheidssystemen. Tijdens de ontwerpfase worden digitale ontwerpstrategieën gebruikt om thermische stress te minimaliseren en het gebruik van geautomatiseerde productietechnologieën te optimaliseren.
Wat doen wij?
NLR heeft aanvullende faciliteiten ontwikkeld voor het testen van composietmaterialen bij 20 Kelvin. Verschillende semi-kristallijne thermoplastische composieten (Toray) zijn onderzocht op hun eigenschappen bij deze zeer lage temperatuur. Binnenkort volgt de screening van enkele thermohardende composietmaterialen van Toray. De materialen worden eveneens gekarakteriseerd wat betreft hun permeabiliteitseigenschappen en bestendigheid tegen temperatuurschommelingen tot 4 Kelvin.
Samen met de projectpartners wordt een geschikt composietmateriaal geselecteerd en gekarakteriseerd op technische eigenschappen bij 20 Kelvin. Vervolgens wordt een kleine vacuümgeïsoleerde tank van circa 70 liter ontwikkeld en getest op mechanische en thermische prestaties. De duurzaamheid wordt getest door herhaaldelijk waterstof te vullen en te onttrekken.
Project partners:
Onderzoeksorganisaties: NLR, SAM|XL
Industrie (NL): Toray (projectleiding), ADSE, Airborne, Bold Findings, Cryoworld, Fokker Aerostructures, IT’S Engineering, KVE, PhotonFirst, Somni Solutions, TANIQ
Universiteiten: TU Delft
Dit project wordt deels gefinancierd door de Nederlandse overheid (RVO/Rijksdienst voor Ondernemend Nederland) door middel van de “Subsidieregeling R&D Mobiliteitssectoren” (RDM).
