[发明专利]一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法

权利要求书

1.一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在不考虑低温作用的常温条件下进行密封件的截面设计，获取初始设计方案；

2)进行温致收缩下的量化计算，获取常温及低温下的密封件材料参数，并进行有限元分析，得到平均接触应力与接触长度；

3)进行温致收缩下的泄漏率计算，得到密封件的总泄漏率；

4)若总泄漏率满足设计要求，则以此作为最终的设计方案，若总泄漏率未满足设计要求，则调节当前设计方案后计算总泄漏率，直至满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的步骤1)中，密封件截面设计的相关参数包括气体压力、工作及环境温度、摩擦系数、密封件厚度、密封件宽度、密封槽深度、密封槽宽度、基体高度和双峰间倒角。

3.根据权利要求1所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的步骤2)中，通过应力应变曲线获得密封件材料参数，并且引入热膨胀系数获取低温下密封件的具体尺寸。

4.根据权利要求3所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，密封件材料参数包括随温度变化的硬度和弹性模量，低温下密封件的具体尺寸包括低温密封件厚度和低温密封件宽度。

5.根据权利要求1所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的步骤3)中，密封件的总泄漏率Q由界面泄漏率Q₁和渗透泄漏率Q₂加和得到，则有：

Q＝Q₁+Q₂。

6.根据权利要求5所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的界面泄漏率Q₁的计算式为：

其中，T为气体温度，M为气体分子量，δ为密封面粗糙度，L为密封面平均接触长度，ω为密封面宽度，为密封面平均接触应力，R为密封系数，Δp为两侧压差。

7.根据权利要求5所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的渗透泄漏率Q₂的计算式为：

其中，L₀为标准状态下、单位时间内的气体泄漏体积流速，k为渗透系数，A为气体通过密封件渗透的表面积，为沿着气体渗透方向的压力下降梯度值，Δp为两侧压差。

8.根据权利要求1所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的步骤4)中，针对低温下产生的温致收缩现象，采用三种设计方式进行设计方案的调节。

9.根据权利要求8所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的三种设计方式具体包括增大压缩率、增大接触长度、选用密封性优越的截面形状。

10.根据权利要求1所述的一种温致收缩下氢燃料电池密封件截面设计方法，其特征在于，所述的密封件的密封截面包括O形圈、D形圈和双峰圈。