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Modelling the behaviour of cryogenic liquid hydrogen tanks engulfed in fire

  • The safe use of liquid hydrogen as a clean fuel requires a deep understanding of its behaviour in accident scenarios. Among other scenarios, the possible involvement of cryogenic liquid hydrogen tanks in engulfing fires is of particular concern, due to the potentially severe consequences. This study proposes a computational fluid dynamic model suitable to simulate the behaviour of liquid hydrogen tanks equipped with multi-layer insulation (MLI) engulfed in fire. An original approach has been developed to assess the progressive degradation of the performance of the thermal insulation, that is crucial in determining the tank pressurization and failure. The model is validated against full-scale experimental fire tests. The outcomes of the model reproduce the progressive pressurization and the opening time of the pressure relief valve within 2 % error. The results demonstrate the importance of accounting for the dynamic evolution of the progressive degradation of the insulation whenThe safe use of liquid hydrogen as a clean fuel requires a deep understanding of its behaviour in accident scenarios. Among other scenarios, the possible involvement of cryogenic liquid hydrogen tanks in engulfing fires is of particular concern, due to the potentially severe consequences. This study proposes a computational fluid dynamic model suitable to simulate the behaviour of liquid hydrogen tanks equipped with multi-layer insulation (MLI) engulfed in fire. An original approach has been developed to assess the progressive degradation of the performance of the thermal insulation, that is crucial in determining the tank pressurization and failure. The model is validated against full-scale experimental fire tests. The outcomes of the model reproduce the progressive pressurization and the opening time of the pressure relief valve within 2 % error. The results demonstrate the importance of accounting for the dynamic evolution of the progressive degradation of the insulation when evaluating tank pressurization, and they highlight the limitations of empirical, simplified state-of-the-art approaches. Furthermore, the analysis evidences the key role of the fire temperature in governing tank response, stressing the need for proper fire characterization to support reliable modelling of fire scenarios and the development of emergency planning and mitigation strategies ensuring the structural integrity of liquid hydrogen tanks during fire attacks.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Alice SchiaroliORCiD, Davide CampleseORCiD, Giordano Emrys ScarponiORCiD, Robert EberweinORCiD, Federico Ustolin, Valerio CozzaniORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Process Safety and Environmental Protection
Jahr der Erstveröffentlichung:2026
Organisationseinheit der BAM:3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher
3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher / 3.5 Sicherheit von Gasspeichern und Gefahrguttanks
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:206
Aufsatznummer:108319
Erste Seite:1
Letzte Seite:14
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Technik / Spezielle Themen
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Fire; LH2; LNG; Tank
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Gefährliche Stoffe
Energie
Energie / Wasserstoff
Infrastruktur
Infrastruktur / Fire Science
Infrastruktur / Security
Infrastruktur / Verkehrsinfrastrukturen
DOI:10.1016/j.psep.2025.108319
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-652920
ISSN:0957-5820
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:05.01.2026
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:12.01.2026
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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