一种低电导率燃料电池系统用冷却液及其制备方法技术方案

本发明专利技术属于冷却液技术领域，具体涉及一种燃料电池系统冷却液及其制备方法，更为具体的涉及一种能有效防止燃料电池冷却系统腐蚀的低电导率冷却液。本发明专利技术所述冷却液按照重量百分比计算，包括0.5～1％脲嘧啶、22.4‑55.58％乙二醇、1～2％有机缓蚀剂、2～3％乳糖醇、100～300ppm的消泡剂，余量为超纯水。本发明专利技术中在保证较低电导率的情况下对添加剂进行了筛选，使制备出的冷却液具有使用性能稳定，防腐效果优越的特点，缓蚀率为70.23％，90天后冷却液的电导率依然低于3μS/cm。

【技术实现步骤摘要】
一种低电导率燃料电池系统用冷却液及其制备方法
本专利技术属于冷却液
，具体涉及一种燃料电池系统用冷却液及其制备方法。
技术介绍
燃料电池冷却液主要用于燃料电池冷却系统，作为冷却系统热传导介质，将热量及时散发出去，保证燃料电池在适宜的温度下工作。目前市场销售冷却液具有较高的电导率不能满足燃料电池的运行要求，部分燃料电池厂家使用乙二醇水溶液直接作为冷却液使用，虽然在短时间内能起到一定作用，但随着系统运行会产生絮凝物堵塞燃料电池冷却水通道，而且还会对冷却系统形成腐蚀。燃料电池冷却系统所使用的冷却液需要较低的电导率以保证系统稳定安全运行，国际著名燃料电池公司巴拉德要求其系统运行的冷却液电导率在5μs/cm以下，而普通的机动车冷却液电导率基本在2000μs/cm以上，无法满足其使用要求。国内燃料电池厂商目前使用较多的是乙二醇水溶液，该溶液使用初期能满足较低的电导率要求，但随着系统的运行其会因腐蚀使得其电导率升高而无法使用，且因乙二醇水溶液受热后会发生聚合形成絮状物堵塞燃料电池系统的冷却水通道。铝合金由于质轻、导热性较好以及一定耐蚀性，常常大量应用在燃料电池冷却系统的冷板和冷却通道。尽管乙二醇冷却液的腐蚀性较低，然而在长期的使用过程中，铝合金常常发生腐蚀产生游离的铝离子导致冷却液电导率上升，同时散热器管道的腐蚀也会降低散热系统的稳定性，存在一定的安全隐患。所以，开发一种低电导率、且具有缓蚀功能适合铝合金介质的燃料电池系统用冷却液具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前市场上燃料电池冷却液电导率初期偏高或电导率随使用过程显著上升的缺陷，提供一种低电导率燃料电池系统用冷却液。本专利技术的另一个目的是解决传统燃料电池冷却液在使用过程中导致燃料电池冷却系统的铝合金冷板和冷却通道腐蚀的问题。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种低电导率燃料电池系统用冷却液，所述冷却液由以下成份构成：尿嘧啶、超纯水、乙二醇、有机缓蚀剂、乳糖醇和消泡剂。优选的，所述有机缓蚀剂为苯并咪唑、甘露醇、丙三醇或苯并三氮唑；进一步优选为苯并三氮唑。优选的，所述消泡剂为聚醚消泡剂，所述聚醚消泡剂GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚或PPG型聚丙二醇中任意一种。优选的，所述冷却液按照重量百分比计算，0.5～1％脲嘧啶、22.4-55.58％乙二醇、1～2％有机缓蚀剂、2～3％乳糖醇、100～300ppm的消泡剂，余量为超纯水；进一步优选为1％脲嘧啶、45％乙二醇、2％有机缓蚀剂、2％乳糖醇、300ppm的消泡剂，余量为超纯水；本专利技术在前期配方初筛时，为了解决冷却液对冷却系统的铝合金冷板和冷却通道腐蚀的问题，本专利技术引入了缓蚀剂，但是引入缓蚀剂势必会导致冷却液电导率的升高，所以为了避免引入缓蚀剂导致冷却液电导率升高，本专利技术采用了电导率低的有机物作为缓蚀剂，尤其是苯并三氮唑，这样能够使制备出冷却液在制备初期获得低电导率、且能够起到缓释作用。另外，为了提高制备出的冷却液的稳定性(乙二醇/水冷却液在使用过程中会出现絮状物)，本专利技术惊奇的发现当添加乳糖醇作为稳定剂后，可使制备出的冷却液能够在较低的电导率条件下稳定运行，未出现絮状物，可能是由于乳糖醇能通过螯合金属离子。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种低电导率燃料电池系统用冷却液的制备方法，包括如下步骤：1)在添加剂制备罐中加入超纯水，开启搅拌加入尿嘧啶，搅拌使其充分溶解得添加剂A的溶液备用；2)在添加剂制备罐中加入超纯水，开启搅拌加入有机缓蚀剂，搅拌使其充分溶解得添加剂B放下备用；3)在添加剂制备罐中加入超纯水，开启搅拌加入乳糖醇，搅拌使其充分溶解得添加剂C放下备用；4)在冷却液制备罐中加入乙二醇，开启搅拌依次加入添加剂A、添加剂B、添加剂C，搅拌30分钟后加入用超纯水溶解的非离子消泡剂搅拌混匀即得。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1)本专利技术在燃料电池冷却液添加有机缓蚀剂，解决了燃料电池冷却液腐蚀导致燃料电池冷却系统的铝合金冷板和冷却通道腐蚀的问题；苯并三氮唑是燃料电池冷却液最佳的缓蚀剂，失重实验得出的缓蚀率为70.23％，90天后冷却液的电导率依然低于3μS/cm。2)本专利技术在燃料电池冷却液中加入了乳糖醇，发现乳糖醇的引入解决了冷却液的稳定性差的缺陷，可使制备出的冷却液能够在较低的电导率条件下稳定运行，使用过程中未出现絮状物。3)本专利技术制备出的冷却液综合性能优异，即不仅初始电导率低，且能够长时间内保持较低的电导率，使燃料电池冷却系统在较低电导率状态下稳定运行。附图说明图1为添加不同缓蚀剂溶液制备出的冷却液的电导率随时间变化曲线；图2为实施例2制备的冷却液的电导率随时间变化曲线；图3为实施例2制备的冷却液的耐腐蚀性模拟检测图；图4为常规乙二醇/水冷却液的电导率随时间变化曲线。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。电导率测试：采用电导率仪(DDS-307，广州霄翰仪器有限公司)测定试样电导率，记录试样电导率变化情况。腐蚀速率和缓蚀率：采用尺寸为50mm×25mm×4mm的ADC12铝合金作为失重实验的样品。首先打磨抛光，清洗、干燥后，称重。然后，将样品分别放入80℃的空白溶液及添加不同缓蚀剂的冷却液中进行168h的浸泡实验，每组实验设置三个平行样。结束后取出试片，铝片腐蚀后如图2-2，在浓硝酸中浸泡1～5分钟以去除腐蚀物质，取出清洗干燥之后用电子天平再次称重，以试片试验前后质量变化评价腐蚀。每次腐蚀速率V-可用公式(2-1)计算：V-＝(W0-W1)/S·t(2-1)式中：V-是金属腐蚀速率(g/m-2·h-1)；W0是金属腐蚀前质量(g)；W1是金属腐蚀后去除腐蚀产物后金属的质量；S是金属的表面积；t是腐蚀的时间(h)。缓蚀率η可以用公式(2-2)计算：式中：V-0、V-1分别为未添加、添加缓蚀剂的腐蚀速率。实施例1有机缓蚀剂的选取配置质量浓度为的燃料电池系统用冷却液，总重为1kg，重量百分比浓度如下：1％脲嘧啶、40％乙二醇、1％有机缓蚀剂、2％乳糖醇、300ppm的GP330甘油聚氧丙烯醚甘油聚醚消泡剂，余量为超纯水。有机缓蚀剂分别选取苯并咪唑、甘露醇、丙三醇或苯并三氮唑，并采用纯化水作为空白比对。分别取不同有机缓蚀剂制备出的冷却液检测电导率和对ADC12铝合金腐蚀速率和缓蚀率。图1为添加不同缓蚀剂溶液的电导率随时间变化曲线，由图可见，随时间的增加，溶液的电导率不断增大，这是由于乙二醇不断被氧化成草酸，使得溶液电导率上升。添加苯并咪唑的溶液电导率最高且不稳定，大约在5天后，其电导率超过了10μs/cm。这是由于苯并咪唑为弱碱性，乙二醇为弱酸性，易发生酸碱中和反应，可能生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低电导率燃料电池系统用冷却液，所述冷却液包含以下成份构成：尿嘧啶、超纯水、乙二醇和消泡剂，其特征在于：还存在有机缓蚀剂和乳糖醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种低电导率燃料电池系统用冷却液，所述冷却液包含以下成份构成：尿嘧啶、超纯水、乙二醇和消泡剂，其特征在于：还存在有机缓蚀剂和乳糖醇。


2.根据权利要求1所述的低电导率燃料电池系统用冷却液，其特征在于：所述有机缓蚀剂为苯并咪唑、甘露醇、丙三醇或苯并三氮唑中任意一种。


3.根据权利要求2所述的低电导率燃料电池系统用冷却液，其特征在于：所述有机缓蚀剂为苯并三氮唑。


4.根据权利要求1所述的低电导率燃料电池系统用冷却液，其特征在于：所述消泡剂为聚醚消泡剂，所述聚醚消泡剂GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚或PPG型聚丙二醇中任意一种。


5.根据权利要求1-4任一项所述的低电导率燃料电池系统用冷却液，其特征在于：所述冷却液按照重量百分比计算，0.5～1％脲嘧啶、22.4-55.58％乙二醇、1～2％有机缓蚀剂、2～3％乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立春，
申请(专利权)人：盐城三阳汽车用品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32