Das Abdichten von Wasserstoff (H₂) ist deutlich schwieriger als das Abdichten herkömmlicher Flüssigkeiten oder Gase wie Erdgas. Da Wasserstoff das kleinste und leichteste Molekül im Universum ist, kann er feste Materialien durchdringen und in Metallen zu Wasserstoffversprödung führen, was katastrophale Schäden zur Folge haben kann.

1. Wichtigste Herausforderungen von Wasserstoffversiegelung

Permeation: Aufgrund seiner winzigen Molekülgröße kann Wasserstoff physikalisch durch die Molekularstruktur von Standardelastomeren (wie Standard-EPDM oder NBR) hindurchtreten, was zu "unsichtbaren" Leckagen führt.

Wasserstoffversprödung: Wasserstoffatome können in das Atomgitter von Metallen (insbesondere hochfesten Stählen) diffundieren, wodurch diese spröde werden und unter Belastung zu Rissen neigen.

Schnelle Gasdekompression (RGD): Bei einem schnellen Druckabfall kann sich der in einer Dichtung eingeschlossene Wasserstoff rasch ausdehnen, was zum Bersten oder zur Bildung von Blasen in der Dichtung führen kann.

Temperaturextreme: Die Anforderungen an die Abdichtung reichen von kryogenen Temperaturen (flüssiger Wasserstoff bei -253 °C) bis hin zu hohen Temperaturen (Brennstoffzellen und Dampfreformierung).

2. Hochleistungsmaterialien

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden spezielle Verbindungen eingesetzt:

3. Arten von Dichtungssystemen

Dichtungslösungen werden nach der Art der Bewegung kategorisiert, die sie bewältigen müssen:

Statische Dichtungen: O-Ringe und Dichtungsringe werden in Flanschen und Tankverbindern eingesetzt, wo keine Bewegung auftritt. Für statische Hochdruckverbindungen werden häufig Metall-C-Ringe bevorzugt.

Dynamische Dichtungen: Radialwellendichtungen und Trockengasdichtungen, die in Wasserstoffkompressoren und -turbinen eingesetzt werden. Diese müssen geringe Reibung mit absoluter Dichtheit bei hohen Drehzahlen vereinen.

Federbetätigte Dichtungen Typischerweise bestehen sie aus PTFE-Mänteln mit einer innenliegenden Metallfeder. Die Feder sorgt für einen konstanten Druck, um die Abdichtung auch dann aufrechtzuerhalten, wenn das Polymer bei kryogenen Temperaturen schrumpft.

4. Kritische Anwendungen

Produktion: Elektrolyseure (Grüner Wasserstoff) benötigen Dichtungen, die sowohl Wasserstoffgas als auch korrosive Elektrolyte vertragen.

Transport: Hochdruck-Rohranhänger (gasförmig) oder isolierte Tankwagen (flüssig).

Tankstellen: Die Dichtungen müssen den extremen Druckzyklen (350 bis 700 bar) beim Betanken der Fahrzeuge standhalten.

Endanwendung: Brennstoffzellen in Fahrzeugen und Flugzeugen benötigen leichte, hochzuverlässige Dichtungen, um Brände zu verhindern.