第1章橡膠密封與氫繫統1
1.1氫繫統中橡膠密封的應用  1
1.1.1氫能裝備概述  1
1.1.2典型密封部件  6
1.1.3密封類型  12
1.2橡膠密封材料概述  15
1.2.1基本性能  15
1.2.2典型密封材料  17
1.2.3常用添加劑  18
1.3橡膠密封氫相容性概述  19
1.3.1橡膠密封主要失效模式  19
1.3.2橡膠密封氫相容性  20
1.3.3橡膠密封氫相容性研究方法  21
參考文獻  22

第2章氫在橡膠中的傳輸24
2.1氫溶解  24
2.1.1氫的存在狀態  24
2.1.2氫吸附模式  26
2.1.3氫濃度  27
2.1.4氫溶解度  34
2.2氫擴散  40
2.2.1氫擴散繫數定義  40
2.2.2氫擴散機理  40
2.2.3氫擴散繫數影響因素  42
2.2.4典型密封材料氫擴散繫數  47
2.3氫滲透  51
2.3.1氫滲透繫數定義  51
2.3.2氫滲透理論模型  51
2.3.3氫滲透繫數影響因素  54
2.3.4典型密封材料氫滲透繫數  56
參考文獻  60

第3章密封材料的氫損傷64
3.1鼓泡斷裂  64
3.1.1鼓泡斷裂定義  64
3.1.2鼓泡斷裂機理  64
3.1.3鼓泡斷裂影響因素  79
3.2吸氫膨脹  92
3.2.1吸氫膨脹定義  92
3.2.2吸氫膨脹機理  93
3.2.3吸氫膨脹下的微觀形貌演化  93
3.2.4吸氫膨脹影響因素  97
3.3力學性能氫致劣化  109
3.3.1拉伸性能  109
3.3.2壓縮性能  118
3.3.3疲勞性能  121
3.3.4動態熱機械性能  124
3.4化學結構損傷  129
3.4.1單次氫氣暴露化學結構  129
3.4.2氫氣循環暴露化學結構  130
參考文獻  131

第4章密封性能的氫損傷135
4.1靜密封性能  135
4.1.1橡膠密封件自緊密封機理  135
4.1.2典型橡膠組合密封結構  137
4.1.3靜密封氫損傷影響因素  139
4.2動密封特性  147
4.2.1橡膠密封件動密封概述  147
4.2.2動密封氫損傷影響因素  148
4.3摩擦磨損特性  154
4.3.1摩擦磨損概述  154
4.3.2摩擦行為  155
4.3.3磨損行為  158
參考文獻  162

第5章氫能裝備橡膠密封結構設計164
5.1密封設計方法  164
5.1.1密封結構選材原則  164
5.1.2密封結構設計原則  168
5.1.3密封結構設計  170
5.2密封性能預測  179
5.2.1密封特性預測  179
5.2.2磨損預測  187
5.2.3洩漏預測  192
5.3密封性能優化  194
5.3.1抗氫損傷的優化方法  194
5.3.2抗氫滲透的優化方法  198
5.3.3抗磨減摩的優化方法  200
5.3.4阻氫與耐磨協同優化方法  205
5.4密封結構的失效與防治  206
參考文獻  208

黨的二十大將能源安全作為國家安全體繫和能力現代化的重要組成部分，並站在人與自然和諧共生的高度謀劃能源綠色發展，積極穩妥推進碳達峰、碳中和。氫能作為21世紀重要的清潔能源之一，備受各國重視。美國、日本、歐盟等發達國家/地區均將發展氫能作為國家戰略。我國《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》已將“氫能與燃料電池技術”列為重點創新任務，2022年發布的《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》明確了氫能是我國未來國家能源體繫重要組成部分的戰略定位，並指出氫能是推動我國能源綠色低碳轉型與實現“雙碳”目標的重要載體。
隨著氫能產業規模擴大，應用場景增加，氫能承壓設備的種類和數量快速增長。然而，氫能承壓設備密封失效導致的氫氣洩漏爆炸是國內外氫能產業發展面臨的共同挑戰之一。我國對於氫能裝備的密封技術研究起步較晚，相關技術資料尤為匱乏，難以滿足中國氫能產業迅速發展對氫氣密封抗洩漏安全保障的迫切需求。因此，繫統梳理氫能裝備橡膠密封技術的發展現狀，介紹氫能裝備橡膠密封的失效機理及調控方法，具有重要理論意義和實際應用參考價值。
本書共5章，第1章主要介紹氫能裝備與橡膠密封的基本術語與概念；第2章主要介紹氫在橡膠中的傳輸行為；第3章從密封材料層面繫統梳理氫環境下橡膠密封材料的氫損傷，包括鼓泡斷裂、吸氫膨脹、力學性能氫致劣化、化學結構損傷等；第4章從結構層面論述氫能裝備密封性能的氫損傷，包括靜密封性能、動密封特性、摩擦磨損特性；第5章介紹氫能裝備橡膠密封結構設計，包括密封設計方法、密封性能預測、密封性能優化、密封結構的失效與防治等。
本書按照“雙碳”目標的國家戰略需求，在國內外氫能市場化起步大背景下編寫，可為氫能源領域工程技術人員，氫能源安全專業教師及本科、研究生提供行業亟須的氫能裝備密封技術方面的知識。
本書得到國家自然科學基金項目(No.52075183)、廣東省自然科學基金項目(No.2023A1515010692)、華南理工大學研究生教材建設項目& 華南理工大學研究生精品教材修訂專項項目(No.2023XJZX08)的資助，謹致謝忱。
在本書編撰過程中，浙江大學鄭津洋院士、華東理工大學塗善東院士提出了寶貴的意見和建議。
特別感謝課題組研究生鄭益然同學在書稿編寫、制圖、校對等方面付出的辛勤勞動，感謝劉先暉、戴鵬智、黃炎磊、薛金鑫等同學對本書出版付出的辛勤努力。
由於編著者水平有限，書中難免有不妥之處，敬請讀者指正。

周池樓
華南理工大學
2023年6月