CN102484268A - 用于氢存储和供应***的改善密封性能 - Google Patents
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Abstract
通过利用弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件与已经通过多种处理方法之一处理过的至少匹配表面组合来提高用于氢存储和供应***的静态和动态密封件的性能和耐用性。这些处理方法包括对匹配表面应用低摩擦的硬质的且氢不可渗透的涂层，化学抛光匹配表面，以及电化学抛光匹配表面。这些方法均以显微级显著地降低匹配表面的表面粗糙度。所述密封件因此形成与更光滑匹配表面的更紧密且更气密的密封，从而减少了通过密封件的氢损失。更光滑的匹配表面通过减少了密封件表面磨损还提高了密封件寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氢存储和供应***的静态和动态密封件的改善性能。更具体地，弹簧激励的塑料密封件可密封地接合抵靠至少相邻的配合表面，该表面已经过处理以较好地适应所述密封件的接触表面。可通过对配合表面应用低摩擦、硬质且氢不可渗透的涂层来处理所述配合表面。该配合表面还可通过化学或电化学抛光来进行处理。
背景技术
燃料电池技术已经成为汽车行业用来产生车辆操作用动力的一种可行选择。某些类型的燃料电池，诸如质子交换燃料电池（PEM燃料电池），通过将氢气流传送至膜电极组件的阳极侧和将氧气流传送至阴极侧来产生电力。夹在阳极和阴极之间的质子导电电解质促进从阳极到阴极的质子传送，同时迫使在阳极产生的电子移动通过外部电路到达阴极。这个外部电流流动可被用来驱动汽车内的电动机或其它功率消耗装置。如果需要的话，可将许多类似的单个燃料电池堆叠成串流结构来产生更大的动力供应。
操作帮助给车辆供能的耗氢燃料电池所需的氢通常在10巴和875巴之间的压力下且在-80℃和85℃之间的温度下存储在车载存储装置中。但是，燃料电池通常需要低且恒压的氢供应，该氢供应的范围在取决于负载流率的从约6巴到约12巴的范围内。为了解决这个问题，可在车辆的氢存储和供应***中结合流量控制氢压力调节器，电磁阀，以及其它包括动态和静态密封件的装置。这些密封件不得不在对于氢气和燃料电池操作而言有些特定的约束下工作。例如，润滑剂在密封件表面接合处的使用非常受限制，因为常用的润滑剂往往会污染在阳极和阴极处的燃料电池催化剂材料且因此促使燃料电池性能下降。作为另一个示例，密封件必须能够保持不可渗透性并能承受低至约-80℃的低温，这是当氢气膨胀以满足燃料电池的传送压力要求时的结果。密封件配合表面应尽可能光滑以避免形成非常小的氢气分子通过其能逸出的细微间隙。
过去采用具有相对低的杨氏模量的弹性体密封件结合加热机构来用于氢存储和供应***。加热机构是必须的，因为当氢到达其较低操作温度时，较高柔性的弹性体密封件变脆且因此氢气可渗透。具有较高杨氏模量且因此更坚硬的密封件在没有加热机构的情况下能够充分地工作但是很难与密封件配合表面的表面形貌紧密一致，因此在相对于相邻的未润滑表面进行相对摩擦运动时更易于受侵蚀。因此，氢压力管理中由于不可靠的密封件性能而导致的氢泄漏及并发问题对于燃料电池氢存储和供应***而言是老问题。因此，需要更好的密封件性能。
发明内容
与耗氢燃料电池相关的氢存储和供应***遍及它们的许多组成部件通常使用大量的静态和动态密封件。例如，使用不同尺寸和设计的静态和动态密封件来密封氢压力调节器的内部部件，密封各种阀门（例如螺线管阀）的内部部件，以及密封件软管、线路和节点连接，仅举几例。虽然这些和其他类似组成部件就结构复杂性而言包括从简单到非常复杂，但是它们通常在某种程度上成形为适于氢气的轴流且因此可包括需要被密封的大体圆形的内表面。但是氢气的高散布性以及其冷操作温度会促使氢气经过位于这些轴流区域中的密封件而泄露。为了有助于解决这个问题，可由至少一个配合表面容纳弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件，该配合表面已进行了处理以提高密封件的耐用性和相对于氢气泄露的敏感性。该配合表面可通过对其应用低摩擦的、硬质且氢不可渗透的层进行处理。所述配合表面还可通过化学抛光或电化学抛光进行处理。其他由密封件接合的表面（诸如，密封套表面）也可进行类似处理。
所述弹簧激励且涂有塑料的径向密封件可具有适于预期的特定密封应用的总结构。所述密封件大体上可包括相对坚硬的塑料套，其至少部分地围绕弹簧或其他负载施加元件。塑料套可包括跟部和具有内外表面的成对的柔性密封唇。密封唇的内表面可至少部分地限定用于接收所述弹簧的槽。所述弹簧抵靠所述密封唇的内表面供应的恒力可使所述密封唇径向向外弯曲并相对于相邻的配合表面以及相对的相邻密封套表面偏压所述密封唇的外表面。对所述密封件有效的气体压力可使这个偏压力进一步增大，且因此气体压力越高，促进所述密封唇的外表面与它们相邻表面之间的密封件接合越紧密。塑料套可由相对硬的塑料材料构成，该塑料材料包括，但不限于，高性能聚合物（诸如填充和非填充的聚四氟乙烯（PTFE）化合物和超高分子量聚乙烯（UHMW-PE））。
所述弹簧可具有能提供足以使所述塑料套的密封唇径向向外弯曲的可靠加载力的任意设计和结构。可采用的一种具体类型的弹簧设计为具有V形截面的悬臂式弹簧。这个弹簧设计基本上模拟所述塑料套中的槽，且允许所述弹簧负载几乎全部作用于所述塑料套密封唇的前端。当然，其他弹簧设计（诸如盘簧和螺旋弹簧）也可与所述塑料套一起使用。所述弹簧可由任意合适的材料构成，包括（但不限于）不锈钢和类似的金属合金。
所述密封件配合表面和密封套表面应具有低的表面粗糙度以获得最佳的密封接合。这些表面通常为金属表面，它们接触所述密封件的塑料套以管理氢气的流动和压力。例如，行业推荐通常规定，当要密封的介质是氢气时，所述表面粗糙度对于动态配合表面不应超过约6微英寸且对于静态配合或密封套表面不应超过约12微英寸。表粗糙度超出这些推荐值的密封件配合或密封套表面往往导致形成细微泄露路径。这是因为所述密封件不能充分地填充所述配合或密封套表面上的较大的微凸体间空隙（inter-asperity void），氢气可能通过该较大的微凸体间空隙弥漫渗透。较粗糙的动态配合表面还会加速所述密封件表面的磨损，从而导致密封件寿命下降以及可能的通过所述密封件的更大的氢泄漏速率。
已经研发了若干处理过程来处理至少所述密封件配合表面以使其具有低的表面粗糙光洁度，从而能更好地适应塑料套密封唇的外表面。这些处理过程相比于标准机械抛光技术（诸如研磨和磨光）有助于提供更光滑的表面。该进一步降低密封件配合表面的表面粗糙度的能力进而能促进该配合表面与密封唇外表面之间的更好密封，降低通该密封件的氢泄漏，减少塑料密封件外表面的磨损，以及提高氢存储和供应***中氢气压力管理的可靠性。
处理过程的一个实施例包括将低摩擦、相对硬质的氢不可渗透涂层应用于密封件配合表面。例如，类金刚石（DLC）涂层可通过一种物理气相沉积或化学气相沉积而沉积在所述密封件配合表面上。作为另一个示例，可通过一种化学气相沉积将纳米晶金刚石涂层沉积在密封件配合表面上。如果需要的话，还可在密封件配合表面和DLC/纳米晶金刚石涂层之间应用额外的层，以提供另一硬质且耐磨损的层，从而提高DLC/纳米晶金刚石的粘结强度。这个额外的层可以由下列构成，例如氮化物、碳化物，或硼化物基化合物（诸如TiN，TiC，CrN，CrC，AlN和TiB2），由金属（诸如Ti，Cr，Mo，W）制成的合金，或任意其他具有类似特性的材料（诸如耐热材料）。Ti-N基金属化合物层可通过一种物理或化学气相沉积而沉积在所述密封件配合表面上。
处理过程的其他实施例包括化学地或电化学地抛光密封件配合表面。这些特定的抛光过程非常适于软材料，诸如316L不锈钢合金。
可利用的化学抛光技术是各向同性表面处理。该技术对于本领域技术人员而言是已知的且通常包括将包括密封件配合表面的部分浸入合适的正被搅动的各向同性化学浴槽。该各向同性化学浴槽通常包括酸性介质和研磨元素的适当供给。该各向同性化学浴槽的成分和不断的搅动逐渐腐蚀配合表面上的表面微凸体（surface asperity）且因此以显微级别显著地减少配合表面的表面粗糙度。之后，所述配合表面可被浸入抛光液浴槽，类似于所述各向同性化学浴槽，该抛光液浴槽被搅动。抛光液浴槽通常包括基础培养基使所述配合表面上任意剩余的各向同性化学残留物中性化。
可采用电化学抛光技术为电解抛光。这项技术（有时也成为“转向电镀（reverse plating）”）为本领域技术人员所公知且通常包括形成电化学电池，其中包括所述密封件配合表面的部分被浸入电解抛光浴槽作为阳极（正极端子）。其它金属基底被同样地浸入作为阴极（负极端子）。如果需要的话，可包括电解溶液的所述电解抛光浴槽可被受控加热。然后，从适当的电源向所述电极施加电流。这种电化学电池通过阳极溶解逐渐地从所述密封件配合表面去除表面材料，在所述表面微凸体的峰部尤其如此。结果，所述配合表面的表面粗糙度因此被显著降低和去毛刺。
本发明的其它示例性实施和具体示例通过下面的详细说明将被描述或变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明至少一个实施例的示例性氢压力调节器的截面图，该调节器包括动态杆密封件和动态活塞密封件。
图2是图1所示动态活塞密封件的放大局部截面图。
图3是图1所示动态杆密封件的放大局部截面图。
图4是被用作图1和图2的活塞密封件以及图2和图3的杆密封件的特定密封件结构的局部立体图。该图中一部分的塑料套被去除以提供由该塑料套接收的弹簧的更清楚的视图。
具体实施方式
利用弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件可提高氢存储和供应***内静态和动态密封件的性能和耐用性，该径向密封件接合已通过多种处理过程中至少一种处理的配合表面。这些处理过程包括将硬质、低摩擦且氢不可渗透的层应用于所述密封件配合表面，各向同性表面处理和电解抛光。这个密封件结构和所述密封件配合表面的处理的组合有助于减少所述密封件与所述配合表面的接合处的氢泄露，且还有助于减少尤其在禁止使用润滑剂时密封件表面磨耗损坏的开始。虽然下面的说明主要关于处理密封件配合表面，但是应明白其它密封件接合表面（最明显的是密封套表面）也可以所公开的处理过程进行处理以获得类似的结果。
图1示出了作为示例的氢气压力调节器10的截面示意图，其中氢存储和/或氢供应***中可能需要密封件。这里示出的氢气压力调节器大体上包括调节器本体12，杆和活塞组件14以及封盖16。调节器本体12限定氢气入口18和氢气出口20。氢气入口18接收来自相对高且可能变化的压力源（诸如氢存储罐）的氢气流。另一方面，氢气出口20传送氢气流至需要较低压力且更恒定的氢气供给的装置（诸如燃料电池）。氢气入口18和氢气出口20中的氢气压力由杆和活塞组件14管理。这里，杆和活塞组件14容纳在调节器本体12内且由封盖16封装于该调节器本体中。调节器本体12和封盖16可以任何合适的方式（例如，图1中所示的螺纹连接）固定在一起。
杆和活塞组件14大体上包括限定与氢气出口20相关的低压室24的活塞22，以及设置在与氢气入口18相关的高压室28中的杆26。活塞22和杆26连接在一起以在低压室24与高压室28之间形成机械连接。活塞和杆组件14通过响应于氢气入口18和氢气出口20之间的压力差以及作用于活塞22上的手动加载弹簧30和作用于杆26上的预设弹簧32的偏压力进行往复运动来控制离开氢气出口20的氢气的压力。手动加载弹簧30的偏压力由位于封盖16上的可调节螺钉34或其它机械机构控制。因为这里在图1中示出的氢压力调节器10（以及许多其它与其类似的）对于本领域技术人员而言是已知的，因此这里不需要对其结构和操作进行更详细和全面的说明。
氢压力调节器10的杆和活塞组件14包括一对动态密封件，活塞密封件36和杆密封件38，它们分别最佳地在图2和图3中示出为处于安装状态。活塞密封件36密封低压室24以防止氢气压力损失至氢压力调节器10的手动加载弹簧30位于该处的部分。活塞密封件36位于由活塞22限定的密封套40中。密封套40包括至少一个密封套表面42，其形成与密封件36的静态密封接合。由于这个特定的构造，活塞密封件36与活塞22一起往复运动且保持与密封件配合表面44动态密封接触，该密封件配合表面包围调节器本体12的内表面的一部分。
另一方面，杆密封件38密封高压室28以防止氢气压力损失至氢气出口20。但是，与活塞密封件36不同，杆密封件38不与杆26一起往复运动。杆密封件38位于由调节器本体12限定的密封套46中，该密封套46与活塞22中的密封套42非常相似，也包括与密封件38形成静态密封接合的至少一个密封套表面48。杆密封件38因此保持与杆密封件配合表面50的动态密封接触，该杆密封件配合表面包围杆26的外表面的一部分。虽然这里示出的氢压力调节器10仅利用动态密封件，但是存在仅利用静态密封件或静态和动态密封件的一些组合的许多压力调节器设计。因此，与动态密封件一样，这里的论述也适用于静态密封件，因为通过实践本发明这两种密封件都可实现相同的益处。
最佳如图4所示，活塞和杆密封件36，38均可为弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件，其通常包括塑料套52和弹簧54。这种密封件36，38可从Parker Hannifin公司以FlexiSeal® 商标名获得。虽然多种塑料套的型面是已知的且可获得的，但是这里示出的塑料套52包括跟部56和具有与跟部56相对的前端60的一对柔性密封唇58。每个密封唇58可包括内表面58a和外表面58b。密封唇58的内表面58a可至少部分地限定用于接收弹簧54的槽62。密封唇58的外表面58b可包括在前端60附近的倒棱64，该倒棱在加载点66处到达最高。由密封件36，38形成的主要气密密封大体上是两个密封唇58的加载点66被弹簧54径向压缩抵靠其各自相邻密封表面的结果，即配合表面44，50和密封套表面42，48。密封唇58的前端60还可包括保持边缘68以帮助将弹簧54在槽62内保持在适当位置以及将弹簧54施加的径向力集中于加载点66。如所示，密封唇58可大体是截面对称的，使得两个密封唇58形成基本相同的密封，而不考虑哪个密封唇58接合配合表面44，50以及哪个密封唇接合密封套表面42，48。因此，可采用相同的弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件设计作为图2的活塞密封件36和图3的杆密封件38，即使两个密封件36，38通过相对的密封唇58（最内侧密封唇-最外侧密封唇）接合它们各自相应的动态配合表面44，50。
塑料套52可由相对硬的塑料材料构成，诸如，但不限于，高性能聚合物（诸如填充和非填充的聚四氟乙烯（PTFE）化合物和超高分子量聚乙烯（UHMW-PE））。与普通的弹性体材料，诸如腈，氨丁橡胶和含氟聚合物密封材料相比，这些更硬的塑料材料具有更适于氢气密封的某些特性。例如，刚才提及的硬塑料材料（1）能承受非常低的温度（对于PTFE低至-267℃和对于UHMW-PE低至-217℃）而不会牺牲结构整体性；（2）能在粗糙表面上滑动且避免容易被刮擦或磨损；（3）在动态干运转密封应用中具有自润滑能力；以及（4）在温度周期变化期间能更好地阻止材料降解和热老化。
弹簧54是具有V形截面的悬臂式弹簧，其大体上包括基部70和一对桁架腿部（beam leg）72。基部70抵靠塑料套52的跟部56安放，帮助将弹簧54支撑并定位于槽62内。存储在基部70中的弹簧能量通过桁架腿部72被传递至密封唇58的前端60。保持边缘68以稍凸出的状态保持桁架腿部72抵靠密封唇58的内表面58a，以帮助将弹簧54的径向加载力集中于加载点66。因此，弹簧54将一个密封唇58的加载点66紧密地压缩抵靠配合表面44，50以及将另一密封唇58的加载点66紧密地压缩抵靠密封套表面42，50以形成全面的氢气密密封。可用于密封件36，68的气体压力还可使这个径向压缩力增大，且因此气体压力越高，促进在密封唇58加载点66处的越紧密的密封接合。密封件36，38甚至能补偿加载点66的正常磨损，从而保护气密密封。这是因为通过弹性弹簧54的恒定径向载荷以及/或者可用的气压，随着加载点66磨损且逐渐变薄，弹簧54能扩张且进一步径向向外偏压密封唇58朝向配合表面44，50和密封套表面42，48。弹簧54可由任何合适的材料构成，包括，但不限于，300系列不锈钢或其它类似的金属合金，诸如Elgiloy® 和Hastelloy®。除了悬臂式V形弹簧之外，结合塑料套52还可使用其它弹簧设计。这些设计包括斜圈弹簧和螺旋弹簧，仅举几个例子。
为了更好地适应密封唇58的加载点66，至少密封件配合表面44，50可进行处理以提供较低的表面粗糙度精度，这能够提高密封件36，38的性能和耐用性。已经研发了几种这样的处理过程。第一种处理过程包括将低摩擦、硬质且氢不可渗透的涂层应用于密封件配合表面44，50。第二种方法包括通过各向同性表面处理对密封件配合表面44，50进行化学抛光。第三种方法包括通过电解抛光对密封件配合表面44，50进行电化学抛光。这些方法均有助于提供更光滑的表面，这又能促进配合表面44，50与密封唇58的加载点66之间更好的密封，降低通过密封件36，38的氢泄露，减少加载点66的腐蚀，以及提高氢存储和供应***中氢气压力管理的可靠性。此外，如果需要的话，还能对密封套表面42，48进行处理来获得相同的结果。
在第一种处理过程实施例中，低摩擦、相对硬的，且氢不可渗透的涂层可应用于密封件配合表面44，50。例如，可采用类金刚石（DLC）涂层。一般而言，DLC是展现天然金刚石的某些期望的物理性质的非晶质碳合成材料。DLC涂层可通过一种物理气相沉积方法沉积在配合表面44，50上，诸如高温真空蒸发或等离子溅射辐射（plasma sputter bombardment）。作为另一示例，可采用纳米晶金刚石涂层。一般而言，纳米晶金刚石类似于DLC，除了其包括更大的金刚石和更小的石墨成分。纳米晶金刚石涂层可通过一种化学气相沉积（诸如微波等离子辅助化学气相沉积）而沉积在配合表面44，50上。DLC或纳米晶金刚石涂层通过首先填充配合表面44，50上的微凸体间空隙且然后溢流成非常光滑且低摩擦的表面而显著降低配合表面44，50的表面粗糙度。DLC或纳米晶金刚石涂层形成的更光滑表面能促进与密封件36，38的加载点66的更紧密且更防止氢泄露的密封。这是因为加载点66在被弹簧54压缩时能更容易地变形以相应地接合更光滑的DLC或纳米晶金刚石涂层表面。任何DLC或纳米晶金刚石涂层的厚度可在从约1至约10微米的范围，且优选地从约1至约2微米。这种涂层的理想化表现形式如图2中附图标记74所示，例如。
在某些情况下，所需要的全部可能就是DLC涂层或纳米晶金刚石涂层在密封件配合表面44，50上的沉积。例如，DLC或纳米晶金刚石涂层能大体上与由诸如不锈钢的铁合金构成的密封件配合表面44，50形成充分且坚固的粘合。但是如果期望的话，在密封件配合表面44，50与DLC或纳米晶金刚石涂层之间可沉积附加的层。可在DLC或纳米晶金刚石涂层下方应用这种附加的层以提供额外的耐磨硬层，或者提供用于提高DLC或纳米晶金刚石涂层与密封件配合表面44，50的粘接性的粘合层。可应用于密封件配合表面44，50和DLC或纳米晶金刚石涂层之间的材料的示例为氮化钛（Ti-N）基化合物。一般而言，这些化合物可通过一种物理气相沉积或化学气相沉积而沉积在密封件配合表面44，50上。以类似的方式，也可以使用其它合适的氮化物，碳化物和硼化物化合物，诸如TiC，CrN，CrC，AlN和TiB2。也可以使用由金属（诸如Ti，Cr，Mo，W）制成的合金，以及其它合适的材料，诸如耐火材料。
在第二种处理过程实施例中，密封件配合表面44，50可通过各向同性表面处理进行化学抛光。这个化学抛光方法大体上包括，将包括配合表面44，50的部分浸入各向同性化学浴槽中且然后浸入抛光液浴槽中，且这两个浴槽都通过摇动或振动设备而被搅动。Southington，Connecticut的REM Chemicals是一家在各向同性表面处理领域具有大量专家的公司。它获得了大量的专利，诸如美国专利No.4491500，4705594，4818333和5158629，这些专利比本文更为详细地描述了各向同性表面处理的基本概念。
所述各向同性化学浴槽通常包括酸性介质和研磨元素的适当供给和混合物。例如，如果配合表面44，50由不锈钢构成，具有约1.5pH值以及大量悬浮的陶瓷元素的各向同性化学浴槽是大体合适的。一旦被浸入，酸性介质与不锈钢的配合表面44，50反应以形成约1微米厚的软质保护表面涂层。但是，硬的陶瓷颗粒通过由各向同性化学浴槽的搅动而引起的不规则碰撞容易去除这个保护涂层。另一保护表面涂层然后在新露出的不锈钢上形成且又被陶瓷元素去除。这个保护表面涂层的反复形成和去除不断地侵蚀配合表面44，50上的表面微凸体，因为相对大的陶瓷元素总是先磨掉较高的表面***。配合表面44，50可保持浸入正承受搅动的各向同性化学浴槽中直至其获得具有非常低的表面粗糙度的大致各向同性表面光洁度。
然后配合表面44，50在从各向同性化学浴槽取出之后可以浸入抛光液浴槽。对于不锈钢而言，合适的抛光液浴槽具有约8.5pH值。抛光液浴槽使任何各向同性化学浴槽废酸洗液中性化且从配合表面44，50去除任何保护表面涂层残余物。配合表面44，50的表面粗糙度在从抛光液浴槽中取出后可具有3微英寸或更少的Ra值。通过各向同性表面处理产生的非常光滑且低摩擦的配合表面44，50提供了与前述DLC/纳米晶金刚石涂层相同的优点。也就是说，化学抛光的配合表面44，50能促进与密封件36，38的加载点66的更紧密且更防止氢泄露的密封。
在第三种处理过程实施例中，密封件配合表面44，50可通过电解抛光被电化学抛光。这个电化学抛光方法大体上包括形成电化学电池，其中包括配合表面44，50的部分被浸入温度受控的电解抛光浴槽作为阳极（正极端子）。其它金属板或基底（诸如铅、铜或青铜）也被浸入电解抛光浴槽以用作阴极（负极端子）。电解抛光浴槽时常为高浓度酸性浴槽，诸如硫酸和磷酸的混合物。但是，应明白，多种电解抛光浴槽电解液是可用的，包括Heritage Silversmiths Ltd.的美国专利No.4148699以及Harrison的美国专利N0.5553527中描述的那些，如果配合表面44，50由不锈钢构成，则这些电解液是合适的。
当构成了电化学电池时，利用DC电源将电流从用作阳极部分的配合表面44，50通过电解抛光浴槽传送至阴极。这使得当在阴极发生相应的还原反应（通常为析氢）时，配合表面44，50上的金属氧化并溶解到溶液中。因此，表面材料通过阳极溶解逐渐从配合表面44，50被去除。实际上，表面材料大体上从表面微凸体的峰部被更快地去除，因为配合表面44，50上的电流密度通常在较高表面粗糙度***处比在较低表面粗糙度***处的更大。并且，电流密度与电解抛光阳极溶解反应成正比。因此，配合表面44，50的表面粗糙度在电解抛光期间被显著地减少和去毛刺。作为电解抛光的必然结果，对于配合表面44，50的其它益处包括提高的耐腐蚀性，降低的产物积聚和粘附，以及更好的热反射能力。在电解抛光之后，配合表面44，50以与前述实施例相同的方式能促进与密封件36，38的加载点66的更紧密且更防止氢泄露的密封。
上述关于本发明不同实施例的描述在本质上仅为示例性的且不意欲限制本发明的范围，其应用或其使用。
Claims (11)
1.一种提高氢存储或氢供应***内密封件的性能和耐用性的方法，在所述氢存储或氢供应***中基本上仅存储或供应氢气，所述方法包括：
提供弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件，其包括塑料套和弹簧，所述塑料套包括一对柔性密封唇，每个所述密封唇包括至少部分限定槽的内表面和包括加载点的外表面，所述弹簧容纳在所述槽中且包括一对桁架腿部，该对桁架腿部对所述柔性密封唇提供径向加载力；
提供所述氢存储或氢供应***的一组成部件，其包括密封件配合表面，所述弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件的加载点抵靠该密封件配合表面接合以形成防止氢气从所述组成部件损失的密封；
利用一处理过程对所述密封件配合表面进行处理，以提供具有低表面粗糙度的配合表面，适于与所述弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件组合地密封氢气，所述处理过程包括下列中的至少之一：（a）在所述密封件配合表面上应用类金刚石或纳米晶金刚石涂层，用于与所述加载点接合；（b）通过各向同性表面处理对所述密封件配合表面进行化学抛光；或（c）通过电解抛光对所述密封件配合表面进行电化学抛光。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件的塑料套主要由聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯构成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢存储或氢供应***的所述组成部件是氢气压力调节器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中应用类金刚石或纳米晶金刚石涂层包括首先将一层氮化钛基化合物应用于所述密封件配合表面，以及然后将所述类金刚石或纳米晶金刚石涂层应用于所述一层氮化钛基涂层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过各向同性表面加工对所述配合表面进行化学抛光包括首先将所述配合表面浸入包括酸性介质和研磨元素的各向同性化学浴槽中，当所述配合表面浸入所述各向同性化学浴槽中时使所述浴槽振动，以及然后将所述配合表面浸入包括基础培养基的抛光液浴槽。
6.根据权利要求1所述的方法，其中通过电解抛光对所述配合表面进行电化学抛光包括将所述配合表面浸入电解抛光浴槽中作为阳极以及从所述配合表面传送电流至阴极。
7.氢存储或氢供应***的组成部件，其包括密封件和密封件配合表面，所述密封件和密封件配合表面静态或动态地接合以密封防止所述密封件与所述密封件配合表面之间的氢气损失，所述组成部件包括：
弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件，其包括塑料套和弹簧，所述塑料套包括一对柔性密封唇，每个所述密封唇包括至少部分限定槽的内表面和包括在加载点处达到顶点的倒棱的外表面，所述弹簧容纳在所述槽中且包括一对桁架腿部，该对桁架腿部对所述柔性密封唇提供径向加载力，以及其中所述塑料套主要由聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯构成；以及
与所述弹簧激励的且涂有塑料的径向密封件相邻的密封件配合表面，该密封件配合表面密封地接合所述径向密封件的加载点，所述加载点至少部分地通过由所述弹簧提供的径向加载力被径向压靠所述密封件配合表面；
其中所述密封件配合表面已经通过一处理过程进行了处理，以使所述密封件配合表面具有低于约12Ra微英寸的表面粗糙度，以与所述弹簧激励的且涂有塑料的径向密封组合地密封以防止氢气损失。
8.根据权利要求7所述的组成部件，其中所述密封件配合表面已经通过下述进行了处理，将类金刚石或纳米晶金刚石涂层应用于所述密封件配合表面上以与所述加载点接合。
9.根据权利要求7所述的组成部件，其中所述密封件配合表面已经通过下述进行了处理：将一层氮化钛基化合物应用于所述密封件配合表面，以及然后将类金刚石或纳米晶金刚石涂层应用于所述一层氮化钛基化合物上以与所述加载点接合。
10.根据权利要求7所述的组成部件，其中所述密封件配合表面已经通过下述进行了处理，通过各向同性表面处理对所述密封件配合表面进行化学抛光。
11.根据权利要求7所述的组成部件，其中所述密封件配合表面已经通过下述进行了处理，通过电解抛光对所述密封件配合表面进行电化学抛光。
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