Study on boiling phenomenon inside liquid hydrogen tank under rapid depressurization

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14963
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Maekawa Kazuma 神戸大学, 海事科学研究科, 助教 (20760664)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 液体水素 / 減圧沸騰 / 数値解析 / 舶用液体水素タンク / 海上輸送 / 水素 / 気液相転移現象 / 熱流動

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aim to provide basic technology for the marine transportation of large amount of liquid hydrogen. To clarify the boiling phenomenon inside liquid hydrogen tank for ship under rapid depressurization, we performed the rapid depressurization test using small liquid hydrogen tank. In the rapid depressurization test, we clarified the effects of liquid condition, filling ratio and depressurization speed on evaporation characteristics of liquid hydrogen. Moreover, we developed the evaporation model inside liquid hydrogen tank using the simulation software STAR-CCM+.

Free Research Field

低温工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我が国の水素エネルギー社会実現のためには、海外から水素を液体水素の形で安価に大量輸入する必要がある。液体水素を海上輸送する際は、蓄圧した状態で輸送される。蓄圧状態の時に、真空断熱が破壊され、タンク内圧が急激に上昇した場合、安全弁・破裂板の作動によってタンクは急減圧される。この急減圧に伴う沸騰現象を知ることは、輸送技術およびタンク・配管の設計をする上で非常に重要である。
液体水素急減圧に伴う過渡的な沸騰現象のメカニズムの詳細は未だ明らかにされていない。本研究により、液体水素急減圧時における気液相転移現象を解明するとともに、液体水素を安全に輸送するための基盤技術に貢献することができる。