Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences68273110.31857/S0207401X25040115Combustion, explosion and shock wavesГорение, взрыв и ударные волныResearch ArticleThe peculiarities of a behavior of tanks with compressed and liquefield hydrogen in a fireПоведение резервуаров с компримированным и сжиженным водородом в очаге пожараShebekoYu. N.ШебекоЮ. Н.
Russian Federation
yn_shebeko@mail.ruAll-Russian Research Institute for Fire Protection (VNIIPO), the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of consequences of Natural Disasters (EMERCOM of Russia)Научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий210420254449710504062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/682731

An analytical review of investigations dedicated to a behavior of tanks with compressed and liquefied hydrogen in a fire is presented. It was mentioned that the compressed hydrogen is stored as a rule in vessels made of composite materials, and the liquefied hydrogen is stored in double-wall isothermal tanks. The vessel with a compressed hydrogen is destructed after 5-15 min of an action of a fire, if no fire proofing is made for these vessels. A destruction of the vessel made of the composite materials takes place at gas pressures exceeding an initial pressure not more than on 10%. A rupture occurs due to a loss of polymer compound. A fire resistance limit of a such vessel is inversely proportional to an intensity of a thermal action of the fire. But the fire resistance limit of the liquefied hydrogen tank can reach several tens minutes depending on parameters of a thermal isolation. Shock waves, fireballs and fragments of the tanks are the main hazardous factors of the accidents with a rupture of the hydrogen tanks. Sizes of hazardous zones can reach several tens meters depending on the parameters of the tanks. The largest sizes were observed in the case of the fireballs.

Представлен аналитический обзор исследований поведения резервуаров с компримированным и сжиженным водородом в очаге пожара. Отмечено, что компримированный водород, как правило, хранится в баллонах из композитных материалов, а сжиженный – в двухоболочечных изотермических резервуарах. При попадании баллона из композитных материалов в очаг пожара через 5–15 мин происходит его взрыв. При этом давление газа в баллоне в момент его разрыва отличается от первоначального не более, чем на 10%. Время сохранения целостности двухоболочечного резервуара (промежуток времени от начала огневого воздействия до разрыва) может достигать нескольких десятков минут в зависимости от его конструкции и интенсивности теплового воздействия. При разрушении баллонов и двухоболочечных резервуаров образуются ударные волны, огненные шары и разлетающиеся фрагменты. Размеры зон поражения могут при этом достигать нескольких десятков метров.

compressed hydrogen; liquefied hydrogen; fire source; rupture of tanks; fire resistance limitкомпримированный водород; сжиженный водород; очаг пожара; разрыв резервуаров; время сохранения целостностиPark Byoungjik, Kim Yangkyun. Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 34987.Byoungjik Park, Yangkyun Kim. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 34987.D.M. Gordienko, Yu.N. Shebeko. Occupational Safety in Industry. 2022. N. 2. P. 7 [in Russian].Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н. // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 2. С. 7.Yu.N. Shebeko. Fire Safety. 2020. N. 4. P. 36 [in Russian].Шебеко Ю.Н. // Пожарная безопасность. 2020. № 4. С. 36.D.M. Gordienko, Yu.N. Shebeko. Fire and Explosion Safety. 2022. V. 31. N. 2. P. 41 [in Russian].Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н. // Пожаровзрывобезопасность. 2022. Т. 31. № 2. С. 41.Yu.N. Shebeko. Fire and Explosion Safety. 2020. V. 29. N. 4. P. 42 [in Russian].Шебеко Ю.Н. // Пожаровзрывобезопасность. 2020. Т. 29. № 4. С. 42.Yu.N. Shebeko, I.A. Bolodian. News of Gas Industry Science. Scientific and Technical Book. 2022. N. 2(51). P. 151 [in Russian].Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А. // Вести газовой науки. Научно-технический сборник. 2022. № 2(51). С. 151.Yu.N. Shebeko. Fire Safety. 2023. N. 1. P. 17 [in Russian].Шебеко Ю.Н. // Пожарная безопасность. 2023. № 1. С. 17.A.M. Tereza, G.L. Agafonov, E.K. Anderzhanov et al. Rus. J. Phys. Chem. B 2023. V. 42. N. 3. P. 70.Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К.и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 70.K.Ya. Troshin, N.M. Rubtsov, G.I. Tsvetkov, V.I. Chernish, I.O. Shamshin. Rus. J. Phys. Chem. B 2023. V. 42. N. 3. P. 79.Трошин К.Я., Рубцов Н.М., Цветков Г.И., Черныш В.И., Шамшин И.О. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 79–86.S.I. Sumskoi, A.S. Sophin, S.H. Zainetdinov, M.V. Lisanov, A.A. Agapov. Rus. J. Phys. Chem. B 2023. V. 42. N. 3. P. 63.Сумской С.И., Софьин А.С., Зайнетдинов С.Х., Лисанов М.В., Агапов А.А. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 63–69.A.A. Vasilev, V.A. Vasilev. Combustion, Explosion and Shock Waves. 2024. V. 60. N. 5. P. 30.Васильев А.А., Васильев В.А. // Физика горения и взрыва. 2024. Т. 60. № 5. С. 30–39.D. Halm, F. Fouillen, E. Lain et al. Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 20056.Halm D., Fouillen F., Lain E. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 20056.Shen Chuanchuan, Ma Li, Huang Gai et al. J. Loss Prev. Process Ind. 2018. V. 55. P. 223.Chuanchuan Shen, Li Ma, Gai Huang et al. // J. Loss Prev. Process Ind. 2018. V. 55. P.223.S. Kashkarov, D. Makarov, V. Molkov. Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. N. 21. P. 10185.Kashkarov S., Makarov D., Molkov V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. No. 21. P. 10185.R. Zalosh. Proc. 5th Int. Sem. on Fire and Explosion Hazards. Edinburgh, 2008. P. 149.Zalosh R. // Proc. 5th Int. Sem. on Fire and Explosion Hazards. Edinburgh, 2008. P.149.S. Kashkarov, Z. Li, V. Molkov. Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. P. 2429.Kashkarov S., Li Z., Molkov V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. P. 2429.M. Dadashzadeh, S. Kashkarov, D. Makarov, V. Molkov. Ibid. 2018. V. 43. P. 6462.Dadashzadeh M., Kashkarov S., Makarov D., Molkov V. // Ibid. 2018. V. 43. P. 6462.V. Molkov, S. Kashkarov. Ibid. 2015. V. 40. N. 36. P.12581.Molkov V., Kashkarov S. // Ibid. 2015. V. 40. No. 36. P. 12581.V. Molkov, W. Dery. Ibid. 2020. V. 45. P. 31289.Molkov V., Dery W. // Ibid. 2020. V. 45. P. 31289.P. Blanc-Vannet, S. Jallais, B. Fuster, F. Fouillen, D. Halm. Ibid. 2019. V. 44. P. 9100.Blanc-Vannet P., Jallais S., Fuster B., Fouillen F., Halm D. // Ibid. 2019. V.44. P.9100.V. Molkov, M. Dadashzadeh, S. Kashkarov, D. Makarov. Ibid. 2021. V. 46. P. 36581.Molkov V., Dadashzadeh M., Kashkarov S., Makarov D. // Ibid. 2021. V.46. P.36581.Y. Kim, D. Makarov, S. Kashkarov, P. Joseph, V. Molkov. Ibid. 2017. V. 42. N. 11. P.7297.Kim Y., Makarov D., Kashkarov S., Joseph P., Molkov V. // Ibid. 2017. V.42. No.11. P.7297.F. Ustolin, N. Paltrinieri, G.Landucci. J. Loss Prev. Process Ind. 2020. V. 68. P. 104323.Ustolin F., Paltrinieri N., Landucci G. // J. Loss Prev. Process Ind. 2020. V. 68. P. 104323.K. Pehr. Int. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21. P. 387.Pehr K. // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21. P. 387.A.F. Roberts. Fire Safety J. 1982. V. 4. P. 197–212.Roberts A.F. // Fire Safety J. 1982. V.4. P.197.S. Betteridge, L. Phillips. Symposium series no.160. Hazards 25. Shell, 2015.Betteridge S., Phillips L. Symposium series no.160. Hazards 25. Shell, 2015.K. Wingerden, M. Kluge, A.K. Habib, F. Ustolin, N. Paltrinieri. Chem. Eng. Trans. 2022. V. 90. P. 547.Wingerden K., Kluge M., Habib A.K., Ustolin F., Paltrinieri N. // Chem. Eng. Trans. 2022. V. 90. P. 547.D. Cirrone, D. Makarov, V. Molkov. Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 8716.Cirrone D., Makarov D., Molkov V. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 8716.