[發明專利]一種用于燃料電池車載高壓供氫系統的密封機構及方法

在審

• 申請號: 202011274628.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112563530A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張福榮;毛國豪;華磊;黃志偉;孟德弟
• 申請（專利權）人: 上海臼井發動機零部件有限公司
• 主分類號: H01M8/0276
• 分類號: H01M8/0276;H01M8/0286
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于燃料電池車載高壓供氫系統的密封機構及方法，管路前端部通過特定方式具體特定頭部形狀，接頭加工為一定角度α的錐面，在管頭部端面與接頭錐面之間涂抹潤滑脂，潤滑脂浸入密封面間的微小“漏孔”，起到脂密封作用。螺母通過螺紋與接頭連接，并帶動管路頭部向接頭錐面運動，形成管路頭部與接頭錐面的擠壓，以實現硬密封。其優點是：兼具金屬硬密封的密封穩定性，和脂密封對微小“漏孔”的封堵作用。本申請適用于燃料電池車用20MPa及以上車載供氫系統的氣體輸送技術領域。

技術領域

本發明涉及密封機構，具體的為一種用于燃料電池車載高壓供氫系統的密封機構及方法。

背景技術

在全球化石燃料短缺、各國對節能減排日益重視背景下，汽車領域急需一種清潔能源滿足日益嚴苛的環保要求，以及順應汽車的電動化的趨勢。燃料電池汽車是一種很好的選擇，燃料電池汽車是通過高壓儲氫瓶將氫氣存儲于汽車，在催化劑的作用下通過氫氣與空氣的氧氣形成電化學反應，從而輸出電能為汽車提供動力，水作為該反應的唯一產物，燃料電池車可以說實現了“零排放”。氫是所有化學元素中,分子量最小、最輕的元素，分子體積小，有很好的擴散性，吸附及粘滯性很低，逃逸性很強，極小的縫隙就可造成泄漏。

現有的燃料電池車用高壓供氫系統不同部件通常通過管路的連接方法，一般利用O圈的壓縮變形、或通過卡套咬合管路外表面來實現密封從而進行氫氣的輸送。O圈作為有機材料自身分子間距較大，無法阻擋氫在基體內的擴散造成的泄漏；O圈自身材質較軟，容易在裝配時磨損、碰傷，造成泄漏；O圈對溫度敏感，外界環境溫度的變化，容易導致氫泄漏，難以很好滿足汽車跨氣候帶、多季節使用的實際需求；O圈容易老化，也是造成泄漏的主要原因。卡套密封管路多是現場切管、彎曲，且卡套安裝工藝復雜、耗時，無法滿足汽車行業大批量生產要求。

燃料電池系統的特殊性，在涉氫金屬材料選擇時，要求必須使用耐氫脆的特定不銹鋼材料，在利用傳統單一的硬密封進行氫氣高壓密封傳輸時，常面臨兩種相同材質配合的狀況，相同材料進行硬密封，由于材料硬度相當，相互擠壓變形程度低，漏孔完全閉合困難，這些未完全閉合的微小漏孔，對于體積更小的氫氣分子存在一定的泄漏風險。

為解決以上問題，發明了一種在金屬密封面處涂抹密封潤滑脂的密封方法，以起到混合密封的作用。這種混合密封方法密封效果穩定，密封性不受環境溫度波動的影響，也沒有老化的風險，潤滑脂可以滲透密封面上微小紋理，堵塞漏孔，極大的增強了對氫氣小分子的密封性，本專利兼具了金屬直接硬密封和脂密封的兩種密封方法優點；安裝方便，可根據燃料電池車邊界條件對管路進行預成型，省去現場切割、彎管環節，且結構簡單，安裝時僅需對螺母進行預緊，滿足大批量生產要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有管路密封連接方法的不足，提供一種用于燃料電池車載高壓供氫系統的密封機構及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

本發明基于以下認識，即，泄漏都是由于漏孔引起的，密封的方法就是閉合、堵塞漏孔。金屬的硬密封是通過螺母施加在管路頭部和接頭錐面上的預緊力，減小甚至閉合管路、接頭之間的漏孔，由于氫氣分子體積小，對漏孔敏感，硬密封沒有完全閉合的微小漏孔也會造成一定程度的氫氣泄漏，本專利在硬密封之前，在管路頭部端面和接頭錐面相接觸的密封面處涂抹密封潤滑脂，利用潤滑脂對小漏孔的良好浸潤性和密封性，潤滑脂占據了密封面處漏孔，對氫氣泄漏流道進行堵塞，在螺母預緊后起到硬密封和脂密封的混合密封作用。

潤滑脂是半固態潤滑劑，不包括液態潤滑油。主要成分包括但不限于稠化劑、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、全氟聚醚(PFPE)、全氟烷基醚(PFAE)、聚四氟乙烯(PTFE)、硅酮、氨基甲酸乙酯的一種或幾種，主要生產廠家有長城、統一、3M、Henkel、Bostik、Reltek、DuPont等。

一種用于燃料電池車載高壓供氫系統的密封機構，其特征在于，其包含管，接頭，螺母以及潤滑脂；潤滑脂涂覆在管的頭部端面和接頭的錐面上的至少一面；