一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于燃料电池冷却液技术领域，涉及一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂及其制备方法与应用。本发明专利技术制备的氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂包括以下重量百分比的组分：硅烷基脂肪酸酯0.1％～0.5％；唑类衍生物0.1％；消泡剂0.001％～0.01％；乙二醇20％～95％；余量为水。本发明专利技术提供的氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂采用新型添加剂—硅烷基脂肪酸酯和尿唑，添加剂的加入，提升了乙二醇/水体系冷却液的缓蚀性能，并维持体系电导率在较低的水平，并同步实现控温、缓蚀及抑制电能损耗的作用。本发明专利技术制备的冷却液缓蚀复合剂，具备低电导、高传热、低冰点、高沸点的特点，并对氢燃料电池中的金属材料具有良好的防腐缓蚀作用，有利于充分发挥设备的使用性能并延长设备的使用寿命。挥设备的使用性能并延长设备的使用寿命。挥设备的使用性能并延长设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于燃料电池冷却液
，涉及一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]氢燃料电池，可将氢气和氧气的化学能直接转换成电能，是一种清洁的绿色能源技术。氢燃料电池工作的原理是基于一种电化学氧化还原反应，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应，之后释放电子，通过外部的负载电子到达阴极形成电流。基于上述过程，氢燃料电池工作时只产生水以及热量，不会产生粉尘、温室气体等，具有环境友好的优势。因此，氢燃料电池具有广阔的应用前景。目前在航空航天及新能源汽车领域已实现应用，而且在充电桩、便携电源、应急电源等领域也有着较好的应用潜力。
[0003]将单个氢燃料电池作为发电单元，再通过叠层的方式构成电池组是氢燃料电池常见的使用方式。在这种叠层结构中，子电池中均会安装内部具有冷却液的冷却板以实现温度控制作用。这样，在氢燃料电池工作时，即化学能转换成电能的过程中，额外产生的热会被冷却液循环带走，保障了氢燃料电池的安全工作和稳定使用。因此，高品质的冷却液需具备良好的传热性，这对氢燃料电池的研究及应用至关重要。并且，由于冷却液是在执行发电的电池组内与副电池组间循环，因此防冻液必须具有较低的电导率(绝缘性能)以防止向电池组外部的漏电从而导致发电效率滚降。
[0004]并且，冷却液还需对热管理系统中的金属材料具有良好的保护性，同时对非金属材料具有理想的适应性。这样同时具备控温及防腐性能的冷却液又可成为冷却液缓蚀复合剂。以车用氢燃料电池模块为例，冷却液缓蚀复合剂需要对铝合金、铸铁、钢、黄铜、焊锡、紫铜等金属材质具备良好的保护作用，并对非金属材料如硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚四氟乙烯等具有相容适应性，这与传统燃油车发动机用冷却液一致的。目前，国内外主流的燃油车发动机用冷却液缓蚀复合剂通常为乙二醇与水的混合物。乙二醇与水易于获得，具有成本低廉的特点。通过合理调配，该体系易实现低冰点、高沸点、高导热特性。并搭配适量硅酸盐添加剂，可进一步抑制乙二醇在高温时的氧化反应，避免冷却液对金属的腐蚀，进一步增强冷却液的缓蚀、防腐特性。然而，广泛应用于燃油发动机温控系统的硅酸盐型乙二醇/水冷却液缓蚀体系，并不适用于氢燃料电池组。其原因在于，该类型复合剂具有较高的电导率，并且在长时间工作后，电导率会进一步升高。这将造成氢燃料电池的电能损失，降低电池组的供电能力，同时还会降低电池组使用寿命，进而影响配备系统如氢燃料电池车的续航里程，以及电池电堆的稳定性。
[0005]因此，将氢燃料电池的特点与温控、防腐的目的相结合，开发非离子型冷却液缓蚀复合剂且同时满足：1)高传热、防冻、防沸、抑泡；2)保护金属、非金属材料；3)足够低的电导率，以适配于高性能的氢燃料电池热管理系统，具有重要的科研意义及实际应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种冷却液缓蚀复合剂及其制备方法，以满足高性能氢燃料电池的使用需求。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术公开了一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂，包括以下重量百分比的组分：
[0009]硅烷基脂肪酸酯0.1％～0.5％；
[0010]唑类衍生物0.1％；
[0011]消泡剂0.001％～0.01％；
[0012]乙二醇20％～95％；
[0013]余量为水。
[0014]在一些实施例中，优选地，所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂包括以下重量百分比的组分：
[0015]硅烷基脂肪酸酯0.2％；
[0016]唑类衍生物0.1％；
[0017]消泡剂0.01％；
[0018]乙二醇56.21％；
[0019]余量为水。
[0020]在一些实施例中，优选地，所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂包括以下重量百分比的组分：
[0021]硅烷基脂肪酸酯0.2％；
[0022]唑类衍生物0.1％；
[0023]消泡剂0.01％；
[0024]乙二醇50.00％；
[0025]余量为水。
[0026]其中，上述乙二醇与超纯水的比例根据实际冰点需要进行调配。
[0027]在一些实施例中，所述硅烷基脂肪酸酯为三甲基硅基乙酸酯、三甲基硅基丙酸酯和三甲基硅基丁酸酯中的任意一种或几种的组合；所述唑类衍生物为尿唑(1,2,4
‑
三唑烷
‑
3,5
‑
二酮)；所述消泡剂为改性硅氧烷类消泡剂。
[0028]在一些实施例中，所述水为超纯水；所述超纯水的电导率小于10
‑2μS/cm。
[0029]其中，所述超纯水通过离子交换系统制备得到。
[0030]其中，所述三甲基硅基乙酸酯的结构式如下：
[0031][0032]其中，所述三甲基硅基丙酸酯的结构式如下：
[0033][0034]其中，所述三甲基硅基丁酸酯的结构式如下：
[0035][0036]进一步地，本专利技术公开了上述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂的制备方法，将乙二醇和水混匀后，向体系中加入硅烷基脂肪酸酯和唑类衍生物搅拌均匀，最后再向体系中加入消泡剂，混匀，即得氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂。
[0037]其中，在向体系中加入硅烷基脂肪酸酯和唑类衍生物搅拌均匀过程中，可根据体系中原料的溶解情况酌情使用蒸汽加热增加原料的溶解性以及各组分间的混溶性。
[0038]其中，在向体系中加入消泡剂之前，需要检测混合体系的pH值及冰点等理化性质，满足标准要求后再向体系中加入消泡剂。
[0039]上述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂在氢燃料电池中的应用也在本专利技术的保护范围之内。
[0040]在一些实施例中，所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂的电导率小于0.3μS/cm。
[0041]在一些实施例中，所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂对金属、非金属材料具有保护缓蚀功能。
[0042]有益效果：
[0043]本专利技术提供的氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂采用新型添加剂—硅烷基脂肪酸酯和尿唑，添加剂的加入，提升了乙二醇/水体系冷却液的缓蚀性能，并维持体系电导率在较低的水平，并同步实现控温、缓蚀及抑制电能损耗的作用。基于新型组分配方的冷却液缓蚀复合剂，具备低电导、高传热、低冰点、高沸点的特点，配套氢燃料电池使用，满足氢燃料电池控温冷却的需求，并对氢燃料电池中的金属材料具有良好的防腐缓蚀作用，有利于充分发挥设备的使用性能并延长设备的使用寿命。
附图说明
[0044]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0045]图1为冰点同为
‑
45℃但组分不同的各冷却液缓蚀复合剂的玻璃器皿腐蚀试验数据对比图。
[0046]图2为冰点同为
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：硅烷基脂肪酸酯0.1％～0.5％；唑类衍生物0.1％；消泡剂0.001％～0.01％；乙二醇20％～95％；余量为水。2.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：硅烷基脂肪酸酯0.2％；唑类衍生物0.1％；消泡剂0.01％；乙二醇56.21％；余量为水。3.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：硅烷基脂肪酸酯0.2％；唑类衍生物0.1％；消泡剂0.01％；乙二醇50.00％；余量为水。4.根据权利要求1～3中任意一项所述氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂，其特征在于，所述硅烷基脂肪酸酯为三甲基硅基乙酸酯、三甲基硅基丙酸酯和三甲基硅基丁酸酯中的任意一种或几种的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，高勇，高旭宇，
申请(专利权)人：营口星火新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：