Análisis de Consecuencias de la Fuga de Hidrógeno Líquido de Tanques de Almacenamiento en Estaciones de Recarga de Hidrógeno Urbanas: Un Estudio de Caso
Autores: Liu, Hongxi; Wang, Wenhe; Song, Hongwei; Kuang, Tingting; Li, Yuanyang; Guang, Yu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de Consecuencias de la Fuga de Hidrógeno Líquido de Tanques de Almacenamiento en Estaciones de Recarga de Hidrógeno Urbanas: Un Estudio de Caso
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Energía de hidrógeno
Hidrógeno líquido
Estaciones de recarga de hidrógeno
Riesgos de fugas
Dinámica de fluidos computacional
Estrategias de protección de seguridad
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La energía del hidrógeno se considera un portador de energía limpia crucial para reemplazar los combustibles fósiles en el futuro. El hidrógeno líquido (LH2), con sus ventajas económicas y alta pureza, es central para el desarrollo de futuras estaciones de recarga de hidrógeno (HRS). Sin embargo, las fugas representan riesgos significativos de incendio y explosión, lo que desafía su uso industrial seguro. En este estudio, se estableció un modelo numérico de fuga de LH2 en una HRS en Chongqing utilizando software de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Se examinó la ley de difusión de una nube de gas inflamable (FGC) bajo el efecto sinérgico de la dirección de la fuga, la tasa y la velocidad del viento de un tanque de almacenamiento de LH2 en una HRS. La transición de fase del LH2 presenta riesgos duales de combustión y congelación debido a la superposición espacial entre áreas de baja temperatura y FGCs. Los hallazgos revelaron que el volumen equivalente de nube de gas estequiométrica (Q9) alcanzó 685 m3 en el caso de fuga con viento cruzado, con el efecto superpuesto de las ondas reflejadas del vehículo de transporte de LH2 resultando en una sobrepresión de explosión máxima de 0.61 bar. El área de peligro de baja temperatura y la FGC (con una concentración del 30-75%) muestran una superposición espacial significativa. Estos resultados de investigación ofrecen una base teórica crucial para mejorar la optimización del diseño del equipo y las estrategias de protección de seguridad en las HRS.
Descripción
La energía del hidrógeno se considera un portador de energía limpia crucial para reemplazar los combustibles fósiles en el futuro. El hidrógeno líquido (LH2), con sus ventajas económicas y alta pureza, es central para el desarrollo de futuras estaciones de recarga de hidrógeno (HRS). Sin embargo, las fugas representan riesgos significativos de incendio y explosión, lo que desafía su uso industrial seguro. En este estudio, se estableció un modelo numérico de fuga de LH2 en una HRS en Chongqing utilizando software de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Se examinó la ley de difusión de una nube de gas inflamable (FGC) bajo el efecto sinérgico de la dirección de la fuga, la tasa y la velocidad del viento de un tanque de almacenamiento de LH2 en una HRS. La transición de fase del LH2 presenta riesgos duales de combustión y congelación debido a la superposición espacial entre áreas de baja temperatura y FGCs. Los hallazgos revelaron que el volumen equivalente de nube de gas estequiométrica (Q9) alcanzó 685 m3 en el caso de fuga con viento cruzado, con el efecto superpuesto de las ondas reflejadas del vehículo de transporte de LH2 resultando en una sobrepresión de explosión máxima de 0.61 bar. El área de peligro de baja temperatura y la FGC (con una concentración del 30-75%) muestran una superposición espacial significativa. Estos resultados de investigación ofrecen una base teórica crucial para mejorar la optimización del diseño del equipo y las estrategias de protección de seguridad en las HRS.