수소(H2)를 밀봉하는 것은 천연가스와 같은 기존 유체나 기체를 밀봉하는 것보다 훨씬 더 어렵습니다. 수소는 우주에서 가장 작고 가벼운 분자이기 때문에 고체 물질을 투과하여 금속에 "수소 취성"을 일으켜 치명적인 파손을 초래할 수 있습니다.

1. 주요 과제 수소 밀봉

투과: 수소는 분자 크기가 매우 작기 때문에 일반적인 엘라스토머(예: 일반 EPDM 또는 NBR)의 분자 구조를 물리적으로 통과할 수 있어 "보이지 않는" 누출이 발생할 수 있습니다.

수소 취성: 수소 원자는 금속(특히 고강도 강철)의 원자 격자로 확산되어 금속을 취성으로 만들고 응력 하에서 균열이 발생하기 쉽게 합니다.

급속 가스 감압(RGD): 압력이 급격히 떨어지면 씰 내부에 갇힌 수소가 빠르게 팽창하여 씰이 파열되거나 "기포"가 생길 수 있습니다.

극한 온도: 밀봉 요구 사항은 극저온(-253°C의 액체 수소)부터 고온(연료 전지 및 증기 개질)까지 다양합니다.

2. 고성능 소재

이러한 문제에 대처하기 위해 특수 화합물이 사용됩니다.

3. 밀봉 시스템의 종류

밀봉 솔루션은 처리해야 하는 동작 유형에 따라 분류됩니다.

정적 밀봉: 플랜지 및 탱크 커넥터와 같이 움직임이 없는 부분에 O링과 가스켓이 사용됩니다. 고압 정적 접합부에는 금속 C링이 선호되는 경우가 많습니다.

동적 밀봉 장치: 수소 압축기 및 터빈에 사용되는 레이디얼 샤프트 밀봉 장치 및 건식 가스 밀봉 장치. 이러한 장치는 고속 회전 시 마찰을 최소화하면서 누출을 완전히 방지해야 합니다.

스프링으로 작동하는 씰 일반적으로 PTFE 외피에 금속 스프링이 내장되어 있습니다. 스프링은 극저온에서 폴리머가 수축하더라도 밀봉 상태를 유지하기 위해 지속적인 "밀어내는 힘"을 제공합니다.

4. 중요 응용 프로그램

생산: 전해조(친환경 수소)에는 수소 가스와 부식성 전해액 모두를 처리할 수 있는 밀봉재가 필요합니다.

운송: 고압 튜브 트레일러(기체) 또는 단열 탱크로리(액체).

주유소: 차량에 연료를 주입할 때 밀봉재는 극한의 압력 변화(350~700bar)를 견뎌야 합니다.

최종 용도: 차량 및 항공기용 연료 전지는 화재를 방지하기 위해 가볍고 신뢰성이 매우 높은 밀봉재가 필요합니다.