Analisi dello stato dell’arte dei sistemi di stoccaggio dell’idrogeno per applicazioni aerospaziali

La tesi analizza lo stato dell’arte dei serbatoi per idrogeno liquido (LH₂) in aviazione, con focus su materiali, architetture e integrazione aeronautica. Dopo aver motivato la transizione energetica (limiti delle misure incrementali, impatto non-CO₂), si confrontano GH₂, LH₂ e Jet-A1: l’H₂ ha altissimo potere calorifico specifico ma bassa densità volumetrica; il LH₂ triplica la densità del GH₂ e consente pressioni di esercizio modeste, al prezzo di criogenia (~20 K), isolamento spinto e gestione del boil-off. Il cuore progettuale è il tank-system: forma a basso rapporto superficie/volume (sfera o cilindro con fondi emisferici), isolamento vacuum-jacketed con MLI, dimensionamento di MEOP/venting e strategie di riempimento (95–98%) per garantire ullage. Sul piano dei materiali, le leghe di alluminio costituiscono la baseline per robustezza e costo; i compositi CFRP con liner offrono alleggerimento ma introducono trade-off (permeazione, CTE mismatch, cicli termici). Sono discussi i fenomeni critici — heat-inleak, boil-off, permeazione, fragilizzazione H-indotta, buckling della camicia in vuoto — e le relative mitigazioni (tenute e linee vacuum-jacketed, sensori H₂ in intercapedine, leak detection e vent sizing per loss-of-vacuum). La parte applicativa mappa programmi e dimostratori: A380 Hydrogen Demonstrator/ZEDC di Airbus (industrializzazione e sistemi LH₂→GH₂), approcci modulari retrofit (Universal Hydrogen), ricerca materiali/strutture (CHATT, fLHYing, NLR) e linee guida di sistema (ATI FlyZero, GKN per catene MW-class). In conclusione, una prima generazione di aeromobili LH₂ è tecnicamente plausibile con serbatoi Al o CFRP+liner, isolamento MLI+vuoto e integrazione fusoliera-centrica; la seconda generazione punterà a innalzare l’efficienza gravimetrica e a ridurre il boil-off, abilitando un contributo concreto alla decarbonizzazione del trasporto aereo.