Comment Greene Tweed peut vous aider à vous préparer à l'hydrogène
Ceci est le deuxième article d'une série sur les défis de l'hydrogène dans le secteur de l'aviation. Lire la première partie
L'industrie aérospatiale rejette chaque année environ 900 millions de tonnes de dioxyde de carbone1 (CO2) dans l'atmosphère. Bien qu'il ne représente actuellement que 2 à 2,5 % des émissions totales de CO2, on estime que le secteur de l'aviation pourrait doubler d'ici 2050. Des organisations telles que l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) se sont engagées à réduire les émissions de CO2 des avions de 50 % entre 2005 et 2050, et l'Air Transport Action Group (ATAG) s'est engagé à ce que les émissions nettes de carbone soient nulles d'ici à 2050. Ces engagements ont exercé une pression extrême sur les fabricants du secteur aérospatial, qui doivent trouver des moyens d'atteindre rapidement ces objectifs de décarbonisation.
Pour réduire l'impact sur le climat, l'accent a été mis sur l'utilisation de technologies propres telles que l'hydrogène vert (H2) généré par l'utilisation de sources d'énergie renouvelables, comme le vent et le soleil. Des études montrent que l'hydrogène peut fournir jusqu'à trois fois plus d'énergie que le kérosène en masse, ce qui en fait une solution de remplacement envisageable. Malheureusement, le stockage et le transport de l'hydrogène posent des problèmes environnementaux, tant au sol que dans l'avion. Les chercheurs et les ingénieurs explorent des matériaux avancés qui peuvent soutenir la nouvelle conception et l'exploitation des avions, l'infrastructure aéroportuaire et la chaîne d'approvisionnement en carburant. Les plus grands défis à relever sont les suivants :
Perméation
L'hydrogène est un gaz exceptionnellement léger et de faible densité. En raison de sa faible forme moléculaire, l'hydrogène peut pénétrer dans tous les types de matériaux polymères et de métaux, créant ainsi des problèmes de fragilisation des métaux. Lorsqu'elle est associée à des applications à haute pression ou à des cycles de pression, la perméation de l'hydrogène peut générer des problèmes de décompression gazeuse rapide (DGR). En fonction des niveaux de pression et de température, Greene, Tweed recommande les joints toriques Fusion® 938 fabriqués à partir de joints à lèvre en PTFE haute performance FKM ou MSE® (Metal Spring Energized). Le Fusion 938 offre une résistance exceptionnelle à l'exposition à l'hydrogène.
La perméation peut également se produire à basse température. Dans ce cas, les joints toriques Fusion® 665 (FKM) ou les joints à lèvre MSE® peuvent constituer une solution de choix. Pour les températures extrêmes rencontrées avec l'hydrogène liquide, Greene, Tweed évalue actuellement de nouvelles solutions d'étanchéité et de nouveaux matériaux d'isolation thermique.
Lubricité
Le faible pouvoir lubrifiant de la molécule d'hydrogène est un sujet de préoccupation dans les équipements, tels que les vannes et les compresseurs, générant des problèmes d'usure excessive et de friction. Pour surmonter ces problèmes, Greene, Tweed propose le WR® 600, un composite PFA aux propriétés uniques de fonctionnement à sec et l'Arlon® 3000XT, le seul PEEK réticulé disponible sur le marché.
Poids excessif
Le poids excessif a toujours été un problème majeur dans les applications aérospatiales. Toute réduction de poids se traduit immédiatement par des économies de carburant. La densité énergétique de l'hydrogène (en volume) étant environ trois fois inférieure à celle du carburéacteur, la taille des réservoirs doit être considérablement augmentée pour transporter le même volume d'énergie avec l'hydrogène qu'avec le carburéacteur. Il est donc d'autant plus important de proposer des solutions légères pour les avions à hydrogène. La solution composite thermoplastique de Greene Tweed, Xycomp®, est déjà largement utilisée dans l'industrie aérospatiale pour remplacer le métal.
Les composites C/PEEK sont perméables à l'hydrogène en raison de leur structure moléculaire et de l'espace relativement important entre les molécules et les plans de graphite. Ces composites ne peuvent pas accumuler l'hydrogène comme on peut le voir avec les métaux. Si l'on considère que la fragilisation par l'hydrogène n'est donc pas possible avec un composite polymère, l'utilisation de nos solutions Xycomp® prend encore plus de sens dans les avions à faibles émissions de carbone du futur.
L'accent étant mis au niveau mondial sur la transition vers une économie décarbonée, il devient impératif pour l'aérospatiale de trouver des moyens de réduire les émissions. Greene Tweed développe et teste en permanence de nouveaux matériaux et technologies pour concevoir et fabriquer des élastomères, des thermoplastiques et des solutions composites thermoplastiques qui améliorent l'efficacité énergétique et la conformité environnementale. Greene Tweed propose des services internes de conception, de prototypage, d'essai et de fabrication de solutions d'étanchéité et de roulement personnalisées. Grâce à la collaboration des clients, nous pouvons développer des solutions pour chaque application unique.