Sostituire il carburante per aerei con l’idrogeno farebbe bene alle imprese e all’ambiente. L’idrogeno non genera emissioni di carbonio e racchiude tre volte l’energia per libbra di combustibile idrocarburico, ma ci sono alcuni problemi.
Uno dei più grandi è che gli attuali serbatoi di carburante degli aerei non possono contenere in sicurezza l’idrogeno. Una soluzione è il criotank in fibra di carbonio Blended Hybrid Laminate (BHL) sviluppato da Gloyer-Taylor Laboratories (GTL) Inc. di Tullahoma, Tennessee.
Atterrare sulla superficie lunare è rischioso e rendere il velivolo il più leggero possibile è solo uno dei tanti requisiti. Il concetto di lander di medie dimensioni in questa illustrazione, che trasporterebbe un rover nelle regioni polari della Luna, potrebbe beneficiare di un serbatoio leggero per criocarburante in composito di carbonio sviluppato dai Gloyer-Taylor Laboratories. Credito immagine: NASA
Mentre la NASA lo sta testando per trasportare criocarburanti – in particolare ossigeno liquido – nello spazio, una compagnia aerea commerciale è interessata al fatto che il BHL possa contenere combustibili ultra-freddi senza sviluppare microfessure che accorciano la durata di altri serbatoi in composito di carbonio.
L’idrogeno ha uno dei punti di ebollizione più bassi di qualsiasi altro elemento, il che significa che la sua forma liquida deve essere mantenuta estremamente fredda o sotto una pressione notevolmente elevata.
Ciò richiede un serbatoio robusto, solitamente in acciaio o alluminio. Paul Gloyer, presidente della GTL, ha affermato che le scoperte nell’uso della fibra di carbonio e della resina per avvolgere i serbatoi li hanno resi più leggeri degli equivalenti serbatoi in metallo. Voleva che fossero ancora più leggeri.
Una combinazione brevettata di materiali e un processo di produzione sviluppato dall’azienda ha prodotto un nuovo tipo di serbatoio in composito di carbonio per lo stoccaggio del criocarburante con pareti più sottili di un biglietto da visita. Gloyer descrive il criotank BHL come un “palloncino rigido”.
Questo esclusivo serbatoio in composito di carbonio per criocarburanti sviluppato dai Gloyer-Taylor Laboratories con il supporto della NASA è leggero, il che lo rende ideale per l’aviazione. Ed è progettato per mantenere i combustibili criogenici a pressione estrema, quindi può essere utilizzato per trattenere l’idrogeno e sostituire i combustibili fossili, eliminando le emissioni di gas serra. Credito immagine: Gloyer-Taylor Laboratories Inc.
Può resistere a cicli ripetuti di pressurizzazione e sbalzi termici che si verificano quando il serbatoio del criocarburante viene riempito e svuotato senza sviluppare microfessure che provocano pericolose perdite in altri serbatoi di carbonio. La natura flessibile del materiale e la struttura sottile fanno sì che il serbatoio possa contenere più carburante per libbra di massa del serbatoio.
Una misura della forza che porta i serbatoi a rompersi è chiamata microdeformazione. I criotank convenzionali in fibra di carbonio senza rivestimenti tendono a perdere a circa 3.000-5.000 microdeformazioni. I test hanno dimostrato che il serbatoio BHL può resistere a più di 20.000 microdeformazioni a temperature criogeniche, ha affermato Gloyer.
Finanziato in parte da numerosi contratti di ricerca sull’innovazione per piccole imprese di diversi centri sul campo della NASA, tra cui il Marshall Space Flight Center di Huntsville, in Alabama, il BHL è in fase di valutazione per scopi commerciali applicazioni spaziali al centro.
Secondo John Peugeot, un ingegnere di propulsione della Marshall, la tecnologia BHL ha il potenziale per ridurre la massa del serbatoio del criocarburante dal 30% al 50% per i sistemi di propulsione di piccoli veicoli spaziali.
Secondo Gloyer, una compagnia spaziale sta valutando il nuovo serbatoio leggero e ad alta capacità per il suo lander lunare commerciale. Un vantaggio significativo derivante dall’utilizzo del serbatoio più piccolo e leggero sarà la capacità del velivolo di trasportare più carichi utili tecnologici e scientifici.
Nel frattempo, diversi sviluppatori di aeromobili stanno combinando il serbatoio con celle a combustibile a idrogeno e un motore elettrico per fornire viaggi aerei a lunga distanza più puliti ed economici. Secondo GTL, gli attuali crioterbatoi che si adattano a un aereo sono così pesanti che possono trasportare solo dal 5% al 6% di idrogeno in massa, supportando solo voli brevi. Il criotank BHL, compreso l’isolamento, può contenere dal 60% al 70% di idrogeno in massa.
Questo idrogeno extra consentirebbe a un aereo di volare quattro volte più lontano di un aereo convenzionale alimentato a carburante, dimezzando i costi operativi e creando un forte incentivo economico per passare all’idrogeno. Gloyer ha affermato che l’allineamento dei benefici economici e ambientali potrebbe portare alla rapida adozione dell’idrogeno, alla riduzione delle emissioni di carbonio e al miglioramento della prosperità.
Fonte: NASA
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
