Cryogeen waterstofgas in de scheepvaart
We hebben CFD-studies uitgevoerd voor maritieme toepassingen van cryogene waterstof (vloeibare waterstof opgeslagen bij zeer lage temperatuur ca -245 ˚C en verhoogde druk, ca. 8 bar).
Modelontwikkeling en validatie
Standaard industriële CFD-pakketten dekken zelden de complexe aard van cryogene waterstofuitstoot, inclusief de effecten van fase overgangen van waterstof en van de componenten van de lucht waarin het vrijkomt (stikstof, zuurstof, waterdamp). Peutz heeft een uitbreiding ontwikkeld op een bestaande CFD-code om het effect van faseveranderingen te integreren in deze berekeningen. Voor cryogene waterstof is deze code gevalideerd op basis van experimentele data welke in literatuur is beschreven.
Met deze code zijn fundamentele studies uitgevoerd naar de effecten van uitstoot van cryogene waterstof onder realistische maritieme omstandigheden. Met deze fundamentele simulaties kan aangetoond worden welke effecten relevant zijn en welke genegeerd kunnen worden voor full-scale engineering simulaties met complexe geometrieën, zoals een noodafblaasvoorziening van een schip met een cryogene waterstofopslag.
Optimalisatie ontluchtingsmast 
Voor een realistisch voorbeeld voor zo een schip hebben we enkele calamiteiten scenario’s gespecificeerd waarin het belangrijk is dat waterstof veilig afgeblazen kan worden. Een voorbeeld daarvan is een brand bij een vacuüm geïsoleerde tank voor cryogene waterstof. De brand kan leiden tot een vacuümlek met als gevolg een snelle opwarming en expansie van de waterstof. Om explosie van de tank te voorkomen is een afblaasvoorziening nodig.
Hoe blaas je het vrijkomende waterstof in deze noodsituatie veilig af en wat is de
optimale locatie en geometrie voor een ontluchtingsmast? Deze vragen zijn beantwoord door simulaties uit te voeren aan het schip op ware grootte en onder realistische omstandigheden. Hierbij is de verspreiding van het vrijkomende zeer koude waterstof in beeld gebracht. Het doel is te voorkomen dat het schip blootgesteld wordt aan het vrijkomende waterstof en er geen explosieve wolk waterstof kan ontstaan. Met deze simulaties is het ontwerp van de ventilatiemast getoetst en geoptimaliseerd.
Waterstof in een glasfabriek
Bij het gebruik van waterstof in de industrie kun je binnen de inrichting te maken hebben met verschillende risico’s. In dit geval wordt de waterstof met gasflessen (200 bar) in bundels aangeleverd op een vaste locatie. Vanuit deze vaste locatie vindt met vaste afleverleidingen (8 bar) transport plaats naar verschillende gebruikslocaties in de fabriek . Wij hebben een risicoanalyse (QRA) uitgevoerd voor de gehele inrichting met verschillende gevaarlijke stoffen. Voor dit onderzoek hebben we de gasflessen gemodelleerd en alle afleverleidingen met alle bijbehorende faalkansen. De berekende risico's zijn vervolgens getoetst aan de relevante wet- en regelgeving.
Waterstof in de luchtvaart
Sinds 2019 is AeroDelft, een 50 koppen tellende internationale studentengroep verbonden aan onder meer de TU Delft, bezig met het ontwikkelen van een waterstofvliegtuig waarmee ze CO2-emissies willen reduceren bij vliegtuigen. Voor het waterstofvliegtuig is het noodzakelijk dat het compartiment met waterstof gescheiden is van het compartiment met de piloot. Dit gebeurt met de firewall. Als er in het waterstofsysteem een lekkage ontstaat en de waterstof wordt ontstoken kan er een gasvlam ontstaan. Deze gasvlam is vele malen heter dan een 'normale' gasvlam. De firewall dient deze zeer hete vlam tegen te kunnen houden en niet te veel warmte door te geven.
Peutz heeft meegedacht over een goede testopzet om verschillende materialen te testen die ingezet kunnen worden als firewall. Door AeroDelft zijn in het laboratorium voor brandveiligheid van Peutz meerdere testen uitgevoerd aan materialen die aan zeer hete vlammen werden blootgesteld.
Elektrisch bouwmaterieel
Een mogelijke toepassing van waterstof is het aandrijven van elektrisch bouwmaterieel. Door de stikstofcrisis in
Nederland is de vraag naar elektrisch inzetbaar materieel in de bouw enorm toegenomen. Maar de gebruiksduur is te kort en het opladen van de accu’s duurt te lang. Waterstof is een mogelijke oplossing. Met waterstof kan elektrisch bouwmaterieel langdurig en zonder lange onderbrekingen worden ingezet. Bij gebruik van dit elektrisch aangedreven materieel komen lokaal geen emissies en dus ook geen NOX-emissies vrij waardoor de stikstofdepositie daalt. Een mogelijke uitkomst voor bouwprojecten waarbij stikstofdepositie kritisch is.