KR20230169937A - 저중량의 수소 분배 시스템 및 구성요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 0.1 MPa의 압력 범위에서 동작될 수 있고 주 본체, 주 본체 내의 적어도 하나의 가스 라인, 적어도 하나의 가스 라인을 통해서 유체 연결되는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하는, 에너지 변환 시스템의 연료 분배 시스템을 위한 수소-전달 구성요소에 관한 것으로서, 주 본체는 열-처리 가능한 강으로부터 실질적으로 생산되며, 이러한 강은 이하의 조성: 0.18 내지 0.45 질량% 탄소, 0.15 내지 0.40 질량% 규소, 0.4 내지 1.0 질량% 망간, 0.4 내지 1.2 질량% 크롬, 0.08 내지 0.35 질량% 몰리브덴, 0.035 질량% 이하의 인, 0.04 질량% 이하의 황, 철 및 강 생산-관련 불순물을 갖는다. 열처리 가능 강은 또한 이하의 특성을 갖는다: 650 MPa 내지 950 MPa 범위의 인장 강도, 500 MPa 내지 850 MPa 범위의 항복점 또는 0.2% 내력, 및 12% 내지 35% 범위의 파단 연신율. 본 발명은 또한 수소 분배 시스템, 에너지 변환 플랜트, 및 차량용 구동 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 템퍼링된 강으로 제조된, 특히 차량의 구동 트레인을 위한, 저중량 수소-전달 구성요소 및 그로부터 제조된 저중량 수소 분배 시스템에 관한 것이다.
약 120 MJ/kg의 에너지 밀도를 가지며 그리고 배기 가스를 방출하지 않는 산수소 반응(2H2 + O2 →2H2O)으로 인해, 분자 수소(H2)는 열 엔진(예를 들어, 가스 터빈 및 연소 엔진) 그리고 연료 전지에 이상적인 연료이다.
(예를 들어, 차량의 구동 트레인 내의 또는 파워 생성을 위한 정지형 플랜트의 연료 공급부 내의) 통상적인 H2 분배 시스템은 일반적으로 니켈 함량이 높은(일반적으로 12.5 중량% 초과) 오스테나이트 스테인리스 강(예를 들어, 1.4435 유형, 덜 빈번하게 1.4571 유형)으로부터 제조된다. 이러한 재료 분류에서, 이는 면심 입방 결정 격자(face-centered cubic crystal lattice)를 가지고 그에 의해서 특히 높은 가스 압력에서 발생되는 수소 취성 문제를 방지할 수 있다는 것이 공지되어 있다(Materials Science and Technology, Volume 33, Issue 13 (2017) 참조).
그러나, 통상적인 오스테나이트 스테인리스 강은 (특히 높은 니켈 및 몰리브덴 함량으로 인해서) 고가이다. 따라서, EP 2 850 215 B1은, 몰리브덴이 없고 니켈 함량이 6 내지 9 중량%로 감소된, 오스테나이트 강을 제시한다.
오스테나이트 강의 기계적 특성은 또한, 특히 최신 고압 탱크가 사용될 때, H2 분배 시스템을 생산하는데 있어서 종종 적합하지 않다. 예를 들어, 1.4435 유형의 오스테나이트 스테인리스 강은 일반적으로 단지 600 MPa 미만의 인장 강도, 250 MPa 미만의 0.2% 탄성 한계, 및 45% 초과의 파단 연신율을 갖는다. 그러한 재료로 제조된 H2 구성요소의 일반적으로 큰 중량은, 특히 최신 H2-구동형 차량(예를 들어, 승용차, 트럭, 철도 차량, 항공기, 선박, 드론 등)의 구동 트레인에서 결정적인 단점이 될 수 있다.
아울러, 오스테나이트 스테인리스 강은 또한 프로세스하기 더 어려울 수 있고/있거나 일반적이지 않은 프로세싱 방법을 필요로 하고, 그에 따라, 예를 들어, 연소 엔진 또는 연료 전지를 위한 H2 분배 시스템의 대량 생산에서, 새로운 생산 플랜트가 설치되어야 하거나 기존 플랜트가 복잡한 방식으로 개조되어야 한다. 이들을 함께 고려하면, 오스테나이트 스테인리스 강으로 제조된 H2 분배 시스템의 개략적인 단점은 H2 에너지 기술의 대규모 사용에 있어서 상당한 장애물이 된다.
이러한 맥락에서, EP 2 278 035 B1은 양호한 H2 취성 특성 및 900 MPa 내지 950 MPa 범위의 인장 강도를 갖는 재료를 개시하며, 이러한 재료는 이하의 조성을 갖는다:
- 0.10 내지 0.20 중량%의 탄소
- 0.10 내지 0.40 중량%의 규소,
- 0.50 내지 1.20 중량%의 망간,
- 0.75 내지 1.75 중량%의 니켈,
- 0.20 내지 0.80 중량%의 크롬,
- 0.31 내지 0.50 중량%의 구리,
- 0.10 내지 1.00 중량%의 몰리브덴,
- 0.01 내지 0.10 중량%의 바나듐,
- 0.0005 내지 0.005 중량%의 붕소,
- 0.01 중량% 미만의 질소,
- 0.01 내지 0.10 중량%의 니오븀 및/또는 0.005 내지 0.050 중량%의 티타늄;
- 나머지 철 및 불가피한 불순물.
그러나, 그러한 재료의 생산 및 구성은 마찬가지로 복잡하고 비용이 많이 들고, 그에 따라 특히 H2 분배 시스템의 대량 생산에 있어서 적합하지 못하다.
따라서, 본 발명의 기본적인 목적은 현재 기술 수준의 전술한 단점의 일부를 적어도 부분적으로 감소시키는 것이다.
전술한 문제는 본원의 독립 청구항의 청구 대상에 의해서 적어도 부분적으로 해결된다. 예시적인 실시형태가 종속 청구항에서 설명된다.
일 실시형태에서, 본 발명은, 적어도 0.1 MPa의 압력 범위에서 동작될 수 있고 기부 본체, 기부 본체 내의 적어도 하나의 가스 라인, 및 적어도 하나의 가스 라인을 통해서 유체 연결되는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하는, 에너지 변환 시스템의 연료 분배 시스템을 위한 수소-운반 구성요소를 제공한다. 기부 본체는 이하의 조성을 갖는 템퍼링된 강으로 실질적으로 제조된다:
- 0.18 내지 0.45 중량%의 탄소,
- 0.15 내지 0.40 중량%의 규소,
- 0.4 내지 1.0 중량%의 망간,
- 0.4 내지 1.2 중량%의 크롬,
- 0.08 내지 0.35 중량%의 몰리브덴,
- 최대 0.035 중량%의 인,
- 최대 0.04 중량%의 황,
- 철 및 제련-관련 강 수반 원소. 기부 본체의 제조에서 실질적으로 이용되는 템퍼링된 강은 이하의 특성을 더 갖는다:
- 650 MPa 내지 950 MPa 범위의 인장 강도,
- 500 MPa 내지 850 MPa 범위의 항복 강도 또는 0.2% 탄성 한계, 및
- 12% 내지 35% 범위의 파단 연신율.
달리 기술되지 않는 한, 재료 특성은 관련 산업 표준에 따라(예를 들어, ISO 6892-1에 따라) 결정될 것이다. 또한, 여기에서 그리고 이하에서 "실질적으로"라는 용어는 "전형적인 설계, 측정 및/또는 제조 공차 이내"인 것으로 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 템퍼링된 강이 광석 또는 재활용 재료로부터 획득되었는지의 여부에 따라, 상이한 강 수반 원소들이 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 수소-전달 구성요소는, 예를 들어, 파이프(도 2 참조), 밸브(도 3a 및 도 3b 참조), T-단편, 압력 감소부, 필터, 유동 제한부, 또는 공통 분배기(예를 들어, 도 1), 또는 하나의 공통 구성요소 내의 이러한 기능 중 적어도 2개의 조합일 수 있다.
구성요소의 기부 본체는, 연속적인 동작에서 적어도 30 MPa, 바람직하게 적어도 70 MPa, 그리고 더 바람직하게 적어도 100 MPa의 내부 가스 압력을 견딜 수 있도록, 구성될 수 있다.
특히, 가스 도관을 둘러싸는 기부 본체의 부분은 단지 0.8 mm 내지 9 mm의 범위, 바람직하게 1 mm 내지 6 mm의 범위, 그리고 더 바람직하게 1 mm 내지 5 mm의 범위의 최대 벽 두께를 가질 수 있다.
따라서, H2 분배 시스템은 그러한 구성요소로부터 제조될 수 있고, 그러한 구성요소는 현재 기술 수준에 비해서 상당히 더 가벼우면서도 (큰) 압력-내성을 가질 뿐만 아니라 수소-유도 취성에 대해서 내성을 가지고 용이하게 프로세스될(예를 들어, CNC 밀링, 드릴링, 굽힘 및/또는 용접될) 수 있다. 현재 기술 수준과 대조적으로, 예를 들어 디젤 구동 트레인의 제조에서 또한 사용되는, 장기간 입증된 제조 방법이 사용될 수 있다.
여기에서 설명된 구성요소 및 분배 시스템의 수소-유도 취성에 대한 내성이, 결함 깊이가 적어도 하나의 가스 도관의 내부 측면 상의 벽 두께의 최대 5%인 템퍼링된 강에 의해서, 더 개선될 수 있다는 것이 확인되었다. 특히, 결함 깊이는 최대 200 ㎛, 바람직하게 최대 130 ㎛일 수 있다.
특히 얇은 벽 두께 그리고 양호한 성형 및 결합 특성을 갖는 고압 구성요소 및 고압 분배 시스템에서, 기부 본체의 템퍼링된 강의 탄소 함량이 0.18 내지 0.33 중량%의 범위, 바람직하게 0.22 내지 0.29 중량%의 범위인 것이 또한 유리하다.
설명된 구성요소 및 분배 시스템의 취성 내성은, 0.025 중량% 이하의 템퍼링된 강의 인 함량, 및/또는 0.010 중량% 이하의 템퍼링된 강의 황 함량에 의해서 더 개선될 수 있다.
설명된 구성요소 및 분배 시스템에 대한(예를 들어, 압력 내성, H2 양립 가능성 및/또는 성형 및 결합 특성에 대한) 특히 높은 요구 사항에서, 템퍼링된 강의 인장 강도는 700 MPa 내지 950 MPa의 범위, 바람직하게 750 MPa 내지 950 MPa의 범위, 보다 더 바람직하게 750 MPa 내지 900 MPa 범위일 수 있고/있거나, 템퍼링된 강의 항복 강도 또는 0.2% 탄성 한계가 600 MPa 내지 850 MPa의 범위, 더 바람직하게 650 MPa 내지 800 MPa의 범위이고/이거나, 템퍼링된 강의 파단 연신율은 13% 내지 30%의 범위, 바람직하게 14% 내지 28%의 범위, 그리고 보다 더 바람직하게 15% 내지 25%의 범위이다.
예를 들어, 설명된 구성요소는, 적어도 하나의 용접된 및/또는 적어도 하나의 납땜된 연결부에 의해서 연결된 적어도 2개의 하위-유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시형태에서, 각각의 구성요소의 기부 본체의 외부 표면은 이하의 코팅 중 적어도 하나로 코팅될 수 있다: 아연-니켈 코팅; 갈바닉 코팅; 전기 영동 침착(electrophoretic deposition)에 의해 생성된 코팅 또는 분말 코팅.
이러한 경우, 선택된 코팅은 DIN EN ISO 9227에 따라 적어도 96 시간 동안, 바람직하게 적어도 150 시간 동안, 그리고 더 바람직하게 적어도 720 시간 동안 (예를 들어, 적색 녹(red rust)에 대해서) 내식성을 가질 수 있고, 그에 따라 설명된 구성요소 및 시스템을 심지어 개방 공기 내에서 그리고 가혹한 기후 또는 환경 조건(예를 들어, 확산 염이 용해된 물의 분무)에서 연속적으로 이용할 수 있게 보장할 수 있다.
전술한 수소-전달 구성요소의 기부 본체의 제조에서 실질적으로 이용되는 템퍼링된 강의 재료 특성은, 예를 들어, 제1 단계에서 적절한 시작 재료(예를 들어, 핫 파이프 또는 유사한 반제품)를 냉간-성형하여 미세 조직의 냉간-가공에 의한 희망 기계 강도를 획득하는 것으로 성취될 수 있다. 그 후에, 성형된 시작 재료에서 어닐링 프로세스를 실시하여 희망하는 전술한 기계적 특성을 획득할 수 있다. 마지막으로, 품질 제어를 위해서, 재료의 결과적인 특성을 결정할 수 있고, 적절한 반제품을 선택할 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 본 발명은, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 제1 수소-전달 구성요소 그리고 바람직하게 전술한 바와 같은 적어도 하나의 제2 수소-전달 구성요소를 포함하는 에너지 변환 시스템을 위한 수소 분배 시스템을 제공하고, 이러한 2개의 구성요소는 (예를 들어, 나사 연결부, 유니언 너트를 갖는 압축 헤드 및/또는 용접된 연결부, 및/또는 납땜된 연결부를 통해서) 유체 연통된다.
예를 들어, 그러한 수소 분배 시스템은 고압 섹션 및 바람직하게 저압 섹션 그리고 고압 섹션을 저압 섹션에 연결하는 압력 감소부를 포함할 수 있고, 고압 섹션은 적어도 30 MPa, 바람직하게 적어도 70 MPa 그리고 더 바람직하게 적어도 100 MPa의 동작 압력을 위해서 설계된다.
고압 섹션은 이하의 구성요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 외부 탱크 밸브 또는 내부 탱크 밸브, 필터, 체크 밸브, 압력 릴리프 밸브, 적어도 하나의 충진 도관 및 적어도 하나의 회수 도관; 응집체 필터(coalescence filter), T-단편; 충진 노즐, 공통 분배기, 및 솔레노이드 밸브.
그러한 분배 시스템은, 그 저중량 때문에, 특히 H2 구동 및/또는 H2 파워 생성 시스템을 갖는 항공기, 드론, 기차, 선박, 또는 모터 차량과 같은 H2 차량의 구동 트레인에서 특히 적합하다.
예를 들어, 정지형 또는 이동형의 에너지 변환 시스템이 이하의 구성요소를 포함할 수 있다: 수소 공급 라인 또는 수소 탱크, 수소 연소 엔진, 수소 가스 터빈 및/또는 연료 전지; 및 수소를 공급 라인 또는 탱크로부터 연소 엔진, 가스 터빈 및/또는 연료 전지에 공급하는 전술한 바와 같은 수소 분배 시스템.
또한, 차량을 위한 H2 추진 시스템이 적어도 하나의 고압 수소 탱크, 수소 연소 엔진, 수소 가스 터빈 및/또는 연료 전지, 및 전술한 바와 같은 수소 분배 시스템을 포함할 수 있고, 수소 분배 시스템은 수소를 적어도 하나의 고압 수소 탱크로부터 연소 엔진, 가스 터빈 및/또는 연료 전지에 공급한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특정 양태를 이하에서 설명한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 수소 연소 엔진을 위한 수소 분배 시스템의 하위-시스템이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 압축 헤드 및 유니언 너트를 갖는 Z-형상의 수소 분배 튜브이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 밸브 조립체를 위한 체크 밸브이다.
도 3b는 도 3a의 밸브의 밸브 본체를 통한 길이방향 단면이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 수소 연소 엔진을 위한 수소 분배 시스템의 하위-시스템이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 압축 헤드 및 유니언 너트를 갖는 Z-형상의 수소 분배 튜브이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 따른 밸브 조립체를 위한 체크 밸브이다.
도 3b는 도 3a의 밸브의 밸브 본체를 통한 길이방향 단면이다.
모터 차량의 H2 구동 트레인을 위한 일부 예시적인 분배 시스템 및 구성요소의 예를 이용하여, 본 발명의 일부 예시적인 실시형태를 이하에서 설명한다. 그러나, 본 발명은 선박, 기차, 항공기, 또는 드론과 같은 다른 차량에서 그리고 에너지 변환 또는 파워 생산을 위한 이동형 또는 정지형 시스템에서 마찬가지로 또한 이용될 수 있다. 본 발명의 도시된 실시형태를 참조하여, 특징들의 다양한 조합을 여기에서 설명한다. 물론, 본 발명을 실현하는데 있어서, 설명된 실시형태의 모든 특징이 존재할 필요는 없다. 또한, 개시 내용으로부터 그리고 청구범위에 의해서 규정되는 본 발명의 보호 범위로부터 벗어나지 않고도, 일 실시형태의 특정 특징을 다른 실시형태의 하나 이상의 특징과 조합하는 것에 의해서(이러한 것이 기술적으로 양립 가능하고 편리한 경우), 실시형태를 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 4-실린더 H2 연소 엔진을 위한 H2 고압 분배 시스템의 하위-시스템을 도시한다. 분배 시스템은 여기에서, 2개의 가스 공급 라인(120)을 통해서 공급되는 2개의 가스 유입구 연결부(112)를 갖는 공통 분배기(110)를 포함한다. 본 실시형태에서, 가스 공급 라인(120)은 10 mm의 외경 및 7 mm의 내경을 갖는다(가스 공급 라인(120)의 횡단면(170) 참조). 따라서, 2개의 공급 라인(120)의 벽 두께는 이러한 실시형태에서 1.5 mm이다.
공통 분배기(110)는 체결 블록(fastening block)(140)을 통해서 (예를 들어, 나사 연결부를 통해서) 예를 들어 연소 엔진에 체결될 수 있다. 체결 블록(140)이 수소와 접촉되지 않기 때문에, 체결 블록은 도시된 H2 분배 시스템의 수소-전달 구성요소의 기부 본체와 다른 재료로 또한 제조될 수 있다(상기 "배경기술" 항목 참조). 공통 분배기(110)는 4개의 출력 연결부(114)를 더 가지며, 그 각각에는 H2 분배 파이프(130)가 연결되고, H2 분배 파이프는 H2 가스를 연관된 연소 실린더(미도시)의 연관된 주입 장치에 전달한다. 분배 파이프(130)는 6.35 mm의 외경 및 4 mm의 내경을 갖는다. 따라서, 분배 파이프(130)의 벽 두께는 1.125 mm이다(분배 파이프(120)의 횡단면(160) 참조).
도시된 분배 시스템 그리고 특히 가스 공급 라인(120) 및 분배 파이프(130)의 파이프 직경은 가스 압력이 30 MPa인 H2 고압 탱크와 함께 동작하도록 설계된다. 그러나, 본 발명은, 더 높은 동작 압력(예를 들어, 70 MPa 또는 100 MPa)을 위해서 설계된 H2 구성요소 및 H2 분배 시스템을 또한 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 Z-형상의 H2 분배 튜브(210)를 도시한다. 튜브(210)는 유니언 너트(220)를 갖는 2개의 압축 헤드(222)를 통해서 H2 분배 시스템의 다른 구성요소에 연결될 수 있다. 분배 튜브(210)의 기부 본체(그리고 선택적으로 압축 헤드 및 유니언 너트)의 제조에 이용되는(상기 "배경기술" 항목 참조) 템퍼링된 강의 재료 특성은, 분배 튜브(210)의 압력 내성을 손상시키지 않으면서, 작은 굽힘 반경을 갖는 크게 굽혀진 튜브가 제조될 수 있게 한다. 예를 들어, 굽힘 반경은 튜브 직경의 1.5 내지 2.2의 범위일 수 있다.
외부 영향에 대해서(예를 들어, 부식에 대해서) 분배 튜브(210)를 보호하기 위해서, 분배 튜브(210)의 기부 본체의 외부 표면(그리고 선택적으로 압축 헤드(222) 및 유니언 너트(220)의 외부 표면)이 코팅으로 코팅된다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 아연-니켈 코팅, 갈바닉 코팅, 전기 영동 침착(예를 들어, 캐소드 침지 코팅)에 의해서 생성된 코팅, 또는 분말 코팅이 이러한 목적을 위해서 이용될 수 있다. 바람직하게, 그러한 코팅은 DIN EN ISO 9227에 따라 적어도 96시간, 더 바람직하게 적어도 150시간, 그리고 보다 더 바람직하게 적어도 720시간 동안 (예를 들어, 적색 녹에 대해서) 내식성을 갖는다. 그러한 코팅은 또한 전술한 바와 같이 도 1에 도시된 H2 구성요소 또는 다른 구성요소를 위해서 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 추가적인 실시형태에 따른 추가적인 수소-운반 H2 구성요소를 도시한다. 이는, 예를 들어 밸브 조립체(312) 또는 충진 도관(미도시)에서 사용될 수 있는, 체크 밸브(310)이다. 체크 밸브(310)는 축방향으로 배열된 가스 유입구(340) 및 2개의 반경방향으로 배열된 가스 배출구(330)를 갖는 밸브 본체(320), 및 폐쇄 캡(335)을 포함한다.
밸브 본체(320) 및 선택적인 폐쇄 캡(335)은 상기 "배경기술" 항목에서 설명된 바와 같이 템퍼링된 강으로 제조된다. 이는 벽 두께가 얇고 양호한 H2 취성 특성을 갖는 체크 밸브를 제조할 수 있게 하고, 이러한 체크 밸브는 압력-내성을 가지고 현재 기술 수준에 비해서 더 가벼운 중량을 가지며 마찬가지로 용이하게 제조될 수 있다. 체크 밸브(310)의 기부 본체(320)는, 그 H2 양립 가능성 및 압력 내성을 손상시키지 않으면서, 용이하게 CNC 밀링 및/또는 드릴링될 수 있다. 이러한 경우, 얇은 벽 두께(예를 들어, 0.8 mm 내지 5 mm 범위)가 실현될 수 있고, 그럼에도 불구하고 연속적인 동작에서의 고압 내성 및 100 MPa 이상의 동작 압력이 보장될 수 있다.
도 3b는 도 3a의 체크 밸브(310)의 기부 본체(320)를 통한 길이방향 단면을 도시한다. 가스 유입구(340)로부터 2개의 가스 배출구(330)로의 가스 유동을 쇄선 화살표로 도시하였다. 도시된 구성에서, 밸브는, 금속 밀봉 볼(360)을 밸브 기부 본체(320)의 밀봉 표면에 대항하여 가압하는 체크 스프링(350)에 의해서 폐쇄된다. 가스 유입구(340)에서의 H2 가스 압력이 체크 스프링(350)에 의해서 제공되는 밀봉 압력을 초과하는 경우, 체크 밸브가 개방되고 H2 가스는 가스 유입구(340)로부터 2개의 가스 배출구(330)로 유동할 수 있다.
본 발명에 따라, 밸브 기부 본체(320) 및 선택적으로 밀봉 볼(360)뿐만 아니라 선택적으로 체크 스프링(350)이 상기 "배경기술" 항목에서 설명된 바와 같이 템퍼링된 강으로 제조된다. 이는, 저중량이고 대량 생산에 매우 적합한, H2 양립 가능하고 고압 내성을 갖는 체크 밸브(그리고 다른 밸브 유형 또는 H2 구성요소)를 제조할 수 있게 한다.
그에 따라, 본 발명에 따라 가능해 진 중량 감소 및 효율 향상은 친환경적인 H2 에너지 기술을 혁신하는데 실질적으로 기여할 수 있다.
Claims (15)
- 적어도 0.1 MPa의 압력 범위에서 동작될 수 있는 에너지 변환 시스템의 연료 분배 시스템을 위한 수소-전달 구성요소이며:
기부 본체;
상기 기부 본체 내의 적어도 하나의 가스 도관;
상기 적어도 하나의 가스 도관을 통해서 유체 연통되는 적어도 하나의 가스 유입구 및 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하고;
상기 기부 본체는 이하의 조성을 갖는 템퍼링된 강으로 실질적으로 제조되고:
- 0.18 내지 0.45 중량%의 탄소,
- 0.15 내지 0.40 중량%의 규소,
- 0.4 내지 1.0 중량%의 망간,
- 0.4 내지 1.2 중량%의 크롬,
- 0.08 내지 0.35 중량%의 몰리브덴,
- 최대 0.035 중량%의 인,
- 최대 0.04 중량%의 황,
- 철 및 제련-관련 강 수반 원소;
상기 템퍼링된 강은 이하의 특성:
- 650 MPa 내지 950 MPa 범위의 인장 강도;
- 500 MPa 내지 850 MPa 범위의 항복 강도 또는 0.2% 탄성 한계; 및
- 12% 내지 35% 범위의 파단 연신율을 가지는, 수소-전달 구성요소. - 제1항에 있어서,
상기 템퍼링된 강은 상기 적어도 하나의 가스 도관의 내부 측면에서 최대 200 ㎛, 바람직하게 최대 130 ㎛의 결함 깊이를 가지는, 수소-전달 구성요소. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 템퍼링된 강의 탄소 함량이 0.18 내지 0.33 중량%의 범위, 바람직하게 0.22 내지 0.29 중량%의 범위인, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 템퍼링된 강의 인 함량이 0.025 중량% 이하이고, 및/또는, 상기 템퍼링된 강의 황 함량이 0.010 중량% 이하인, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 템퍼링된 강의 인장 강도가 700 MPa 내지 950 MPa의 범위, 바람직하게 750 MPa 내지 950 MPa의 범위, 보다 더 바람직하게 750 MPa 내지 900 MPa의 범위이고, 및/또는;
상기 템퍼링된 강의 항복 강도 또는 0.2% 탄성 한계가 600 MPa 내지 850 MPa의 범위, 더 바람직하게 650 MPa 내지 800 MPa의 범위이고, 및/또는; 상기 템퍼링된 강의 파단 연신율이 13% 내지 30%의 범위, 바람직하게 14% 내지 28%의 범위, 보다 더 바람직하게 15% 내지 25%의 범위인, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 도관을 둘러싸는 상기 기부 본체의 부분이 0.8 mm 내지 9.0 mm의 범위, 바람직하게 1.0 mm 내지 6.0 mm의 범위, 더 바람직하게 1.0 mm 내지 5.0 mm의 범위의 최대 벽 두께를 가지는, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구성요소는, 적어도 하나의 용접된 및/또는 적어도 하나의 납땜된 연결부에 의해서 연결된 적어도 2개의 하위-유닛을 포함하는, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구성요소가 파이프, 밸브, T-단편, 압력 감소부, 필터, 유동 제한부, 또는 공통 분배기, 또는 하나의 구성요소 내의 이러한 기능 중 적어도 2개의 조합인, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 본체가, 연속적인 동작에서 적어도 30 MPa, 바람직하게 적어도 70 MPa, 그리고 더 바람직하게 적어도 100 MPa의 내부 가스 압력을 견디는, 수소-전달 구성요소. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기부 본체의 외부 표면이 이하의 코팅: 아연-니켈 코팅; 갈바닉 코팅; 전기 영동 침착으로 생성된 코팅 또는 분말 코팅 중 적어도 하나로 코팅되는, 수소-전달 구성요소. - 유체 연통되는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 제1 수소-전달 구성요소 그리고 바람직하게 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 제2 수소-전달 구성요소를 포함하는 에너지 변환 시스템을 위한 수소 분배 시스템.
- 제11항에 있어서,
고압 섹션 및 바람직하게 저압 섹션 그리고 상기 고압 섹션을 상기 저압 섹션에 연결하는 압력 감소부를 포함하고, 상기 고압 섹션은 적어도 30 MPa, 바람직하게 적어도 70 MPa, 더 바람직하게 적어도 100 MPa의 동작 압력을 위해서 설계되는, 수소 분배 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 고압 섹션이 이하의 구성요소: 외부 탱크 밸브 또는 내부 탱크 밸브, 필터, 체크 밸브, 적어도 하나의 충진 도관 및 적어도 하나의 회수 도관; 응집체 필터, T-단편; 충진 노즐, 공통 분배기, 및 솔레노이드 밸브 중 하나 이상을 포함하는, 수소 분배 시스템. - 정지형 또는 이동형 에너지 변환 시스템이며:
수소 공급 라인 또는 수소 탱크;
수소 연소 엔진, 수소 가스 터빈 및/또는 연료 전지; 및
수소를 상기 공급 라인 또는 탱크로부터 상기 연소 엔진, 가스 터빈 및/또는 연료 전지에 공급하는, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 수소 분배 시스템을 포함하는, 정지형 또는 이동형 에너지 변환 시스템. - 차량용 수소 추진 시스템이며:
적어도 하나의 고압 수소 탱크;
수소 연소 엔진, 수소 가스 터빈 및/또는 연료 전지; 및
수소를 상기 적어도 하나의 고압 수소 탱크로부터 상기 연소 엔진, 가스 터빈 및/또는 연료 전지에 공급하는, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 수소 분배 시스템을 포함하는, 차량용 수소 추진 시스템.
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