Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Pusan xác định chiến lược làm mát thông minh hơn cho bồn chứa hydrogen lỏng

Ngày: 1 tháng 8, 2026

By Annie Nguyễn

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Pusan (PNU) đã xác định một chiến lược làm mát thông minh hơn cho bồn chứa hydrogen lỏng, tập trung vào việc làm mát các điểm truyền nhiệt (thermal bridges) - nơi nhiệt xâm nhập vào bồn chứa nhiều nhất.

Trong các mô phỏng của bồn chứa Type-C do KRISO thiết kế, các giá đỡ cấu trúc (structural supports) chiếm hơn 85% tổng lượng nhiệt xâm nhập trong cấu hình cơ sở. Bằng cách nhắm mục tiêu vào các điểm truyền nhiệt này và điểm nối giữa thân và đỉnh bồn (head-shell junction) với các kênh chất lỏng, các nhà nghiên cứu đã đạt được mức giảm nhiệt xâm nhập đáng kể: 43,6% với LNG và 66,5% với LN₂.

Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

Hydrogen là một chất mang năng lượng sạch đầy hứa hẹn, nhưng việc lưu trữ vẫn là một thách thức. Làm lạnh hydrogen xuống khoảng 20 K (-253°C) tạo ra hydrogen lỏng với mật độ năng lượng thể tích cao hơn khoảng 800 lần so với hydrogen khí. Ngay cả những rò rỉ nhiệt nhỏ cũng có thể gây ra bay hơi, làm tăng áp suất bồn và giảm hiệu quả lưu trữ.

Các vật liệu cách nhiệt thông thường như cách nhiệt đa lớp, bọt polyurethane (PUF) và bọt thủy tinh có những hạn chế. Khái niệm Cryogenic Sacrificial Fluid (CSF) do KRISO đề xuất sử dụng LNG hoặc LN₂ được cung cấp từ bên ngoài trong các kênh để chặn nhiệt trước khi nó đến bồn chứa bên trong.

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jong-Chun Park dẫn đầu đã đánh giá một hệ thống cách nhiệt hỗ trợ CSF bán chủ động cho một bồn chứa hydrogen lỏng Type-C do KRISO thiết kế. "Sacrificial" ở đây có nghĩa là chất làm mát thứ cấp hấp thụ nhiệt trước khi hydrogen hấp thụ, và chất lỏng được dự định sẽ được tái hóa lỏng và tuần hoàn, không bị thải bỏ.

Kết quả và phát hiện chính

Các mô phỏng 3D cho thấy:

• Các giá đỡ cấu trúc là các điểm truyền nhiệt chiếm ưu thế: Hơn 85% nhiệt xâm nhập vào bồn đi qua các giá đỡ cấu trúc, không phải qua các lớp cách nhiệt.

• Vị trí quan trọng hơn số lượng: Đặt các kênh làm mát dọc theo các giá đỡ và kéo dài đến điểm nối thân-đỉnh bồn giúp giảm nhiệt xâm nhập hiệu quả hơn so với việc phân phối các kênh ở những nơi khác.

• Lợi nhuận giảm dần: Tăng kích thước kênh cuối cùng dẫn đến lợi nhuận giảm dần, với tỷ lệ đường kính kênh/đường kính bồn gần 0,04 đánh dấu điểm bão hòa.

• Hiệu quả làm mát: LN₂ cung cấp khả năng làm mát lớn hơn do nhiệt độ thấp hơn nhưng dễ tạo hơi hơn, trong khi LNG cung cấp hiệu quả làm mát nhỏ hơn nhưng ổn định hơn.

Giáo sư Park nhấn mạnh: "Những phát hiện của chúng tôi cho thấy lưu trữ LH₂ hiệu quả không chỉ đơn giản là vấn đề thêm lớp cách nhiệt dày hơn hoặc nhiều kênh làm mát hơn. Lợi ích lớn nhất đến từ việc xác định các điểm truyền nhiệt của bồn và đặt làm mát chính xác nơi nhiệt xâm nhập. Vị trí thông minh hơn, không đơn thuần là nhiều vật liệu hơn, là chìa khóa."

Nghiên cứu cung cấp hướng dẫn thực tế để cải thiện hệ thống lưu trữ hydrogen lỏng. Mặc dù kết quả chỉ áp dụng cho bồn KRISO được mô hình hóa trong điều kiện ổn định, cần có xác nhận thực nghiệm và phân tích quá độ trước khi triển khai thực tế.

Pusan National University study identifies smarter cooling strategy for liquid hydrogen tanks

Date: August 1, 2026

By Annie Nguyễn

Researchers at Pusan National University (PNU) have identified a smarter cooling strategy for liquid hydrogen tanks, focusing on cooling thermal bridges where heat enters the tank most.

In simulations of a KRISO-designed Type-C tank, structural supports accounted for more than 85% of total heat ingress in the baseline configuration. By targeting these thermal bridges and the head-shell junction with cryogenic-fluid channels, researchers achieved significant heat ingress reductions: 43.6% with LNG and 66.5% with LN₂.

Research Objective and Methods

Hydrogen is a promising clean energy carrier, but storage remains challenging. Cooling hydrogen to approximately 20 K (-253°C) produces liquid hydrogen with about 800 times the volumetric energy density of hydrogen gas. Even small heat leaks can cause evaporation, increasing tank pressure and reducing storage efficiency.

Conventional insulation materials such as multi-layer insulation, polyurethane foam (PUF), and glass bubbles have limitations. The Cryogenic Sacrificial Fluid (CSF) concept proposed by KRISO uses externally supplied LNG or LN₂ in channels to intercept heat before it reaches the inner vessel.

The research team, led by Professor Jong-Chun Park, evaluated a semi-active CSF-assisted insulation system for a KRISO-designed marine Type-C LH₂ tank. "Sacrificial" means that the secondary coolant absorbs heat before the hydrogen does, and the fluid is intended to be reliquefied and recirculated rather than discarded.

Key Findings

3D simulations revealed:

• Structural supports are dominant thermal bridges: Over 85% of heat entering the tank traveled through structural supports, not insulation layers.

• Placement matters more than quantity: Positioning cooling channels along supports and extending them to the head-shell junction reduced heat ingress more effectively than distributing channels elsewhere.

• Diminishing returns: Increasing channel size eventually produced diminishing returns, with a channel-to-tank diameter ratio near 0.04 marking saturation.

• Cooling effectiveness: LN₂ provided greater cooling due to lower temperature but was more prone to vapor generation, while LNG delivered smaller but more stable cooling.

Professor Park emphasized: "Our findings show that effective LH₂ storage is not simply a matter of adding thicker insulation or more cooling channels. The largest gains came from identifying the tank's thermal bridges and placing cooling exactly where the heat entered. Smarter placement, not simply more material, was the key."

The study provides practical guidance for improving liquid hydrogen storage systems. Although results are specific to the modeled KRISO tank under steady-state conditions, experimental validation and transient analyses are needed before practical deployment.