新的用于燃料电池、储存电池和电池的防冻剂和冷却剂制造技术

本发明专利技术涉及新的用于冷却系统的基本上无水的防冻剂，其本身可用作冷却剂或防冻剂，即其不使用水稀释。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新的用于燃料电池、储存电池和电池的防冻剂和冷却剂本专利技术涉及新的用于冷却系统的基本上无水的防冻剂，其本身可用作冷却剂和防冻剂，即无需用水进一步稀释，并涉及其在具有燃料电池和/或蓄电池的电动汽车和/或由带有内燃机的具有燃料电池和/或蓄电池的电动汽车组成的混合动力汽车的冷却系统中的用途，优选用于机动车辆、特别优选用于乘用和公用车辆(所谓的轻型和重型车辆)。用于移动用途、特别是用于机动车辆中的燃料电池和/或蓄电池，甚至是在低至约-40℃的低外部温度下，也必须是可以工作的。因此，防霜冻的冷却回路是必不可少的。另外，在电池的快速充电过程中，可达到最高约100℃的温度，因此，热量必须移出，以便不损害所述特殊的元件。在内燃机中使用的基于单亚烷基二醇(任选地与丙三醇结合)的常规防冻剂不可能用于没有完全电绝缘的冷却剂通道的燃料电池和/或蓄电池中，因为由于这些防冻剂中存在作为腐蚀抑制剂的盐和可电离化合物，这些防冻剂具有过高的电导率，其可对燃料电池或蓄电池的功能产生不利影响。此外，在发生电池泄漏的事故的情况下，由于阴极和阳极的冷却液不足和/或带来额外潜在风险的由于电解而析出氢气，存在短路的风险。为此，具有低电导率的含水和乙二醇的冷却剂是已知的(参见例如US2015/266370)。WO95/07323公开了一种无水冷却剂，其水含量低于0.5重量％，基于丙二醇和任选的乙二醇计，但仅用于内燃机。不建议用于电子组件的冷却。冷冻剂还必须在很长一段时间内保持其通常最初的低电导率，并且不会因为不同的分解过程(通常形成离子)而使电导率增加。EP1399523公开了基于水/单乙二醇的用于燃料电池的冷却剂，其包含唑衍生物和任选的原硅酸酯作为抑制剂。作为常规防冻液中主要成分的水使这些防冻液的使用温度被限制为在大气压下各个混合物中水的沸点温度。因此，作为典型的常规防冻液的水和单乙二醇的混合物通常在标准压力下于约110℃至120℃沸腾。在现有技术例如US8394287中广泛地记载无水冷却剂浓缩物，其中将防冻组分——通常为单乙二醇——与各种添加剂例如腐蚀抑制剂、抗氧化剂、消泡剂、苦味剂和染料混合。US8394287还记载了在浓缩物中存在至少一种其他防冻组分，例如单丙二醇或丙三醇的高级乙二醇同系物。这些冷却剂浓缩物的目的始终是后期用水稀释以用作冷却剂(通常水含量为30体积％至70体积％)；不意欲将未稀释的浓缩物用作冷却剂。通常还记载了所谓的超浓缩物，其是在相对少的防冻组分——通常是单乙二醇或单丙二醇——中的上述添加剂的高度浓缩的制剂。该超浓缩物的目的始终是在后期用防冻组分稀释以产生冷却剂浓缩物，然后由其产生实际的冷却剂。不意欲将未稀释的超浓缩物用作冷却剂。单乙二醇在标准压力下于197℃沸腾，因此含单乙二醇的组合物在高于约170℃的温度下具有显著的蒸气压，因此限制了它们在高温下用作传热液体的用途。这同样适用于单乙二醇单甲醚(沸点在标准压力下为124℃)和单丙二醇(沸点在标准压力下为188℃)。丙三醇作为防冻液的成分具有约290℃的相对高的沸点，但在所述温度下分解。因此，丙三醇在高温下具有发生分解反应的倾向，因此在这种条件下不太适合用作传热液体。因此，常用于防冻液中的水和低级亚烷基二醇，特别是单亚烷基二醇，以及它们的醚还有丙三醇在高温下用作传热液体均具有严重的缺陷。如果要在相对高的温度下传递热量，则必须将冷却系统配置为更高的压力，或者必须使用油(例如矿物油、合成油或脂肪酸酯)或氟化烃作为冷却剂。前者在技术上很复杂，因此冷却系统通常是环境开放的。后者尤其具有如下缺点：它们表现出低的热容量，并且由于冷却系统的开放性质而一旦有水渗透，则因其与水的低相容性而形成两相。因此，本专利技术的目的是提供用于在具有燃料电池和/或蓄电池的电动汽车和/或由带有内燃机的具有燃料电池和/或蓄电池的电动汽车组成的混合动力汽车中的冷却剂，其可在相对高的温度下使用，并示出高热容量，而且也适用于开放式冷却系统，并示出与水的相容性。此外，它们还应表现出低电导率并且还在运行中保持该特性，因此低腐蚀性是尤其必要的，因为腐蚀使得离子引入到冷却剂中，这会增加电导率。该目的通过用于冷却系统的即用型防冻剂实现，其包含(A)至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物其中R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，以及非常特别优选氢，R2为C1-至C4-烷基，优选为甲基、乙基或正丁基，特别优选为甲基或正丁基，以及非常特别优选甲基，R3为氢或甲基，优选氢，以及n为以算术平均值计的3.0至4.0的数值，和(B)至少一种选自以下的腐蚀抑制剂：(Ba)原硅酸酯和/或烷氧基烷基硅烷(Bb)唑衍生物(Bc)通式(II)的化合物其中R4为具有6至10个碳原子的有机基团，特别是具有6至10个碳原子、优选7至9个和特别优选8个碳原子的直链或支链、优选直链的烷基或烯基，p和q彼此独立地为1至30、优选1至20、特别优选1至10、非常特别优选1至5、特别是1至3、尤其是1或2的正整数，和i＝1至p和1至q的每个Xi彼此独立地选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-、-CH(CH3)-CH2-O-、-CH2-C(CH3)2-O-、-C(CH3)2-CH2-O-、-CH2-CH(C2H5)-O-、-CH(C2H5)-CH2-O-、-CH(CH3)-CH(CH3)-O-、-CH2-CH2-CH2-O-和-CH2-CH2-CH2-CH2-O-，优选选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-和-CH(CH3)-CH2-O-，特别优选为-CH2-CH2-O-，条件是所述组合物-包含小于1重量％的水，优选小于0.75，特别优选小于0.5重量％，非常特别优选小于0.4重量％，特别是小于0.3重量％，尤其是小于0.2重量％；-包含其中n≤2的式(I)的亚烷基二醇衍生物的比例不大于10重量％，优选不大于8重量％，特别优选不大于6重量％，非常特别优选不大于5重量％，特别是不大于4重量％，尤其是不大于3重量％；-包含其中n≥5的式(I)的亚烷基二醇衍生物的比例不大于5重量％，优选不大于4重量％，特别优选不大于3重量％，非常特别优选不大于2.5重量％，尤其是不大于2重量％；-包含单乙二醇、二乙二醇、单丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇和丙三醇，其比例各自不大于10重量％，优选不大于8重量％，特别优选不大于6重量％，非常特别优选不大于5重量％，尤其是不大于3重量％。各组分在下文中进行更详细的描述：组分(A)在所述至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物中R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，以及非常特别优选氢，R2为C1-至C4-烷基，优选甲基、乙基或正丁基，特别优选甲基或正丁基，以及非常特别优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于冷却系统的即用型防冻剂，其包含/n(A)至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181106 EP 18204600.3;20190212 EP 19156713.0;20191.用于冷却系统的即用型防冻剂，其包含
(A)至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物



其中
R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，以及非常特别优选氢，
R2为C1-至C4-烷基，优选甲基、乙基或正丁基，特别优选甲基或正丁基，以及非常特别优选甲基，
R3为氢或甲基，优选氢，以及
n为以算术平均值计的3.0至4.0的数值，
和
(B)至少一种选自以下的腐蚀抑制剂：
(Ba)原硅酸酯和/或烷氧基烷基硅烷
(Bb)唑衍生物
(Bc)通式(II)的化合物



其中
R4为具有6至10个碳原子的有机基团，特别是具有6至10个碳原子、优选7至9个和特别优选8个碳原子的直链或支链、优选直链的烷基或烯基，
p和q彼此独立地为1至30、优选1至20、特别优选1至10、非常特别优选1至5、特别是1至3、尤其是1或2的正整数，和
i＝1至p和1至q的每个Xi彼此独立地选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-、-CH(CH3)-CH2-O-、-CH2-C(CH3)2-O-、-C(CH3)2-CH2-O-、-CH2-CH(C2H5)-O-、-CH(C2H5)-CH2-O-、-CH(CH3)-CH(CH3)-O-、-CH2-CH2-CH2-O-和-CH2-CH2-CH2-CH2-O-，优选选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-和-CH(CH3)-CH2-O-，特别优选为-CH2-CH2-O-，
条件是所述组合物
-包含小于1重量％的水，优选小于0.75，特别优选小于0.5重量％，非常特别优选小于0.4重量％，特别是小于0.3重量％，尤其是小于0.2重量％，
-包含其中n≤2的式(I)的亚烷基二醇衍生物的比例不大于10重量％，优选不大于8重量％，特别优选不大于6重量％，非常特别优选不大于5重量％，特别是不大于4重量％，尤其是不大于3重量％；
-包含其中n≥5的式(I)的亚烷基二醇衍生物的比例不大于5重量％，优选不大于4重量％，特别优选不大于3重量％，非常特别优选不大于2.5重量％，尤其是不大于2重量％；
-包含单乙二醇、二乙二醇、单丙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇和丙三醇，其比例各自不大于10重量％、优选不大于8重量％，特别优选不大于6重量％，非常特别优选不大于5重量％，尤其是不大于3重量％。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中其在25℃下的电导率为至多50μS/cm，优选不大于25μS/cm，特别优选不大于15μS/cm，非常特别优选不大于10μS/cm，特别是不大于5μS/cm。


3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中其在1013hPa下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪特尔，B·艾丁，R·西格，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE