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A NOVEL COUPLED MECHANICAL-PERMEABILITY APPROACH FOR PREDICTING HYDROGEN LEAKAGE IN LH2 COMPOSITE TANKS

Miquel-Roura, Pau und Bogenfeld, Raffael Marius und Ravi, Vineeth und Sasikumar, Aravind und Wille, Tobias und Turon, Albert (2026) A NOVEL COUPLED MECHANICAL-PERMEABILITY APPROACH FOR PREDICTING HYDROGEN LEAKAGE IN LH2 COMPOSITE TANKS. 22nd European Conference on Composite Materials (ECCM22), 2026-06-22 - 2026-06-25, Oslo.

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Kurzfassung

As the world advances toward a sustainable future, hydrogen has emerged as a transformative alternative to conventional fossil fuels, offering the potential for zero-emission aviation. Despite this promise, one of the primary obstacles lies in storage. Hydrogen, being the smallest and most diffusive molecule, easily penetrates materials, particularly fibre-reinforced composites, where microscopic damage can create pathways for leakage. Understanding and predicting this phenomenon is critical not only for minimizing hydrogen losses but also for preventing explosions, given hydrogen’s wide flammability range. This study presents a modelling strategy to simulate hydrogen permeability in composite laminates, explicitly accounting for microscale defects and inter-fibre cracks. The approach integrates a coupled mechanical-permeability framework based on Darcy’s law. Continuum Damage Mechanics is correlated with the permeability coefficient, establishing a novel link between crack opening displacements and permeability, a concept not previously extended to gas-leakage modelling. The methodology is applied to analyse the influence of ply thickness and crack density on leak rates. Results demonstrate that thin plies act as effective barriers, delaying the onset of leakage and reducing overall permeability. Furthermore, the framework is extended to estimate leak rates in laminates after a loading cycle, producing values consistent with reported experimental data. Building on these findings, a leakage onset criterion is proposed to compute the critical leak rate for composite tanks. Overall, the study provides a predictive tool for assessing hydrogen leakage onset and rate in composites. While the results are presented for representative volume element laminate models, the method is readily applicable to full-scale hydrogen tanks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226774/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A NOVEL COUPLED MECHANICAL-PERMEABILITY APPROACH FOR PREDICTING HYDROGEN LEAKAGE IN LH2 COMPOSITE TANKS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Miquel-Roura, PauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bogenfeld, Raffael MariusRaffael.Bogenfeld (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3883-269XNICHT SPEZIFIZIERT
Ravi, Vineethvineeth.ravi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-1546-307XNICHT SPEZIFIZIERT
Sasikumar, AravindNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wille, TobiasTobias.Wille (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5777-2822NICHT SPEZIFIZIERT
Turon, AlbertNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Liquid Hydrogen Tank, Permeability, Simulation, Composite Tank
Veranstaltungstitel:22nd European Conference on Composite Materials (ECCM22)
Veranstaltungsort:Oslo
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:22 Juni 2026
Veranstaltungsende:25 Juni 2026
Veranstalter :European Society for Composite Materials (ESCM)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen, L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Wille, Dr. Tobias
Hinterlegt am:14 Sep 2026 13:18
Letzte Änderung:14 Sep 2026 13:18

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