Because hydrogen has very low density, a different storage method is required to store the same amount of energy as fossil fuel. One way to increase the density of hydrogen is through liquefaction. However, since the liquefied temperature of hydrogen is extremely low at -252 ℃, it is easily vaporized by external heat input. When liquid hydrogen is vaporized, a self-pressurizing phenomenon occurs in which the pressure inside the hydrogen tank increases, so when designing the tank, this rising pressure must be carefully predicted. Therefore, in this paper, the internal pressure of a cryogenic liquid fuel tank was predicted according to the liquid hydrogen filling ratio. A one-dimensional thermodynamic model was applied to predict the pressure rise inside the tank. The thermodynamic model considered heat transfer, vaporization of liquid hydrogen, and fuel discharging. Finally, it was confirmed that there was a significant difference in pressure behavior and maximum rise pressure depending on the filling ratio of liquid hydrogen in the fuel tank.
In this study, the strength safety for 110 liter hydrogen fuel storage tank with 70MPa filling pressure has been analyzed using a FEM technique. The strength safety of a composite fuel tank in which is fabricated by an aluminum liner of 6061-T6 and carbon fiber wound composite layers of T800-24K and T700-12K of Toray, and MR60H-24P of Mitsubishi Ray has been investigated based on the criterion of a strength safety of US DOT-CFFC and Korean Standard. The FEM computed results on the strength safety of 70MPa hydrogen gas tank showed that the hydrogen fuel storage tank in which is fabricated by T800-24K and T700-12K of Toray, and MR60H-24P of Mitsubishi Ray is safe because those two carbon fibers have very similar material properties. But, the composite storage tank with a filling pressure of 70MPa in which is fabricated by T700-12K of Toray may not guaranty the strength safety, and thus this study recommends a composite hydrogen fuel tank under 60MPa.
Kim, Kyungjin;Shin, Jaeho;Han, Kyeonghee;In, Jeong Min;Shim, Sojung;Kim, Siwoo
Journal of Auto-vehicle Safety Association
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제13권4호
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pp.92-98
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2021
Recently hydrogen fuel cell buses have been deployed for the public transportations. In order to introduce buses fueled by hydrogen successfully, the research results of hydrogen bus safety should be discussed and investigated significantly. Especially, Korean government drives research in terms of various applications of hydrogen energy to replace the conventional fuel energy resources and to improve the safety evaluation. Thus it is necessary to examine vehicle crashworthiness under side impact loadings. This study was focused on the simulation result evaluation of full bus model and simplified bus model with hydrogen fuel tank module and mounting system located below floor structure due to the significance of bus side impact accidents. The finite element models of hydrogen bus, fuel tank system and side impact moving barrier were set up and simulation results reported model performance and result comparison of two side impact models. Computational results and research discussion showed the conceptual side impact framework to evaluate hydrogen bus crashworthiness.
Kim, Sang-Hyun;Choi, Young-Min;Hang, Ki-Ho;Shim, Ji-Hyun;Hang, In-Cheol;Lim, Tae-Won
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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제22권4호
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pp.520-526
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2011
In recent years, it is very important that hydrogen storage system is safe for user in any circumstances in case of crash and fire. Because the hydrogen vehicle usually carry high pressurized cylinders, it is necessary to do safety design for fire. The Global Technical Regulation (GTR) has been enacted for localized and engulfing fire test. High pressure hydrogen storage system of fuel cell electrical vehicles are equipped with Thermal Pressure Relief Device (TPRD) installed in pressured tank cylinder to prevent the explosion of the tank during a fire. TPRDs are safety devices that perceive a fire and release gas in the pressure tank cylinder before it is exploded. In this paper, we observed the localized and engulfing behavior of tank safety, regarding the difference of size and types of the tanks in accordance with GTR.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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제10권3호
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pp.151-157
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1999
The development of hydrogen vehicles has been actively progressed in the developed countries such as U. S., Japan and Germany. The most important technology of using hydrogen fuel is to develope a compatible storage tank with respect to the fossil fuel tank. Among many storage methods, the liquid hydrogen is the most desirable state because of the lowest volume and weight. The metal hydride tank is too heavy and the compressed hydrogen tank is too bulky. Because of these reasons, it is the principal purpose to analyze the theoretical heat transfer for designing and manufacturing an actual $LH_2$ tank. The insulation methods of the room between inner and outer vessel are non-vacuum, vacuum, vacuum with MLI(Multi-Layer Insulation). According to the results of the numerically calculated heat leak through the walls of the $LH_2$ tank, the vacuum insulated tank has 20 times and the MLI tank has 5616 times less heat leak than the non-vacuum tank.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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pp.353-358
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2010
High pressure gas is a widely used storage mode for hydrogen fuel. A typical hydrogen tank that is charged with hydrogen gas can function as a hydrogen supply source in a large number of applications. The filling process of a high-pressure hydrogen tank should be reasonably short. However, when the fill time is short, the maximum temperature in the tank increases. Therefore the process should be designed in such a way to avoid high temperatures in the tank because of safety reasons. The paper simulates the fast filling process of hydrogen tanks using Computational Fluid Dynamics method. The local temperature distribution in the tank is obtained. Results obtained are compared with available experimental data. Further work is going on to improve the accuracy of the calculations.
Recently, Korea has established a plan for the supply of hydrogen vehicles and is promoting the expansion of the supply. Risk factors for hydrogen vehicles are hydrogen leakage, jet fire, and explosion. Therefore Safety measures are necessary for this hazard. In addition, risks in semi-closed spaces such as tunnels, underground roads, and underground parking lots should be analyzed. In this study, an explosion experiment was conducted on a hydrogen tank used in a hydrogen vehicle to analyze the risk of a hydrogen vehicle explosion accident that may occur in a semi-closed space. As results, the effect on the structure and the human body was analyzed using the overpressure and impulse values for each distance generated during the explosion.
Urban air mobility (UAM) has recently attracted lots of attention as a solution to urban centralization and global warming. Electric vertical take-off and landing (eVTOL) is a concept that emerges as one of the promising and clean technologies for UAM. There are two difficult challenges for eVTOL aircraft to solve. One is how to improve the weight efficiency of aircraft, and the other is how to complete long-range missions for UAM's flight scenarios. To approach these challenges, we propose a consolidated concept design of battery-fuel cell hybrid tiltrotor aircraft with a liquid hydrogen (LH2) fuel tank. The efficiency of a battery-fuel cell hybrid powertrain system on the designed eVTOL aircraft is compared to that of a battery-only powertrain system. This paper shows how much payload can increase and the flight scenario can be improved by hybridizing the battery and fuel cell and presenting a detailed concept of a cryogenic storage tank for LH2.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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제35권3호
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pp.300-309
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2024
Hydrogen utilization in the transportation sector, which relies on fossil fuels, can significantly reduce greenhouse gas by using to hydrogen fuel cell vehicles, and its adoption depends performance of hydrogen refueling station. The present study developed a model to simulate the back-to-back filling process of heavy duty hydrogen fuel cell vehicles at hydrogen refueling stations using a cascade method. And its quantitatively evaluated hydrogen refueling station performance by simulating various mass flow rates and storage tank capacity combinations, analyzing vehicle state of charge (SOC) of vehicles. In the cascade refueling system, the capacity of the high-pressure storage tank was found to have the greatest impact on the reduction of filling time and improvement of efficiency.
Power of fuel cell tram is supplied by only fuel cell system or hybrid system of fuel cell and battery/super capacity. Fuel cell is operated by hydrogen, which is fed directly from hydrogen tank or by reforming gasoline or methanol into hydrogen. Power system is preferred with hybrid of fuel cell and battery/super capacity since it improves total energy efficiency through interaction of hybrid components and restores energy regenerated by braking. Also, power supply system by fuel cell hybrid should be designed to output optimum energy efficiency depending on driving mode of fuel cell tram.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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