【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有低电导率的传热流体，其包含n-乙烯基吡咯烷酮聚合物并且可用于多种应用，例如在燃料电池单元中。本专利技术进一步涉及用于制备所述传热流体的方法，并且涉及采用所述传热流体的方法和用途。
技术介绍
1、传热流体广泛应用于与内燃机、太阳能系统、燃料电池单元、电动机、发电机、电子设备、电池设备等相关的热交换系统中。传热流体通常由基液和一种或多种添加剂组成。
2、从历史上看，考虑到传热特性，水一直是优选的基液。在许多应用中，需要防冻特性，并且在此类情况下，采用由水混合冰点降低剂(如醇、二醇或盐)组成的基液。传热流体中存在的添加剂可用于获得各种功能，如(进一步)降低冰点、改善热交换特性、抑制腐蚀等。由于传热流体与金属部件(铝合金、铸铁、钢、铜、黄铜、焊料等)持续接触，因此它们几乎总是含有一种或多种腐蚀抑制剂。
3、燃料电池单元是电化学电池单元，其中存储的化学能通过燃料的受控氧化转化为电能。与燃烧发动机相比相对较低的污染物产量使得燃料电池单元成为汽车和发电厂等应用中有吸引力的替代品。在大多数应用中，几个电化学电池单元串联堆叠在一起形成所谓的燃料电池堆，允许产生更高的电压。燃料电池堆产生的热量可以通过使冷却剂流过双极板形成的通道来去除。
4、燃料电池堆的正端与负端之间的电势差可能导致分流电流流过冷却剂，从而降低燃料电池单元的电压。除了有害的电压损失之外，分流电流还引起额外的问题，如燃料电池堆正端附近的隔板的腐蚀。因此，用于电气应用如燃料电池单元的冷却剂需要具有低电导率(即高电阻)，并且能够在冷却
5、大多数已知的传热流体(例如冷却剂)是专为内燃机设计的并且不适合用于电气应用，如燃料电池单元、电池或电力电子器件，因为它们(i)具有高电导率，或者(ii)尤其在升高的温度下老化时变得显著更具导电性。老化时电导率的增加通常归因于由于经常用作基液的醇、特别是二醇的降解，由于添加剂的降解、由于金属腐蚀和/或由于冷却回路中的杂质而形成离子化合物。
6、因此，近年来，对开发适合用于电气应用(如燃料电池单元)的传热流体越来越感兴趣。
7、us2005/0109979 a1描述了一种用于电动车辆的传热流体，其包含基础试剂和防腐蚀添加剂，该防腐蚀添加剂是酰胺化合物、酰亚胺化合物或唑化合物，其抑制基础试剂的氧化或阻止离子洗脱到冷却系统中，从而防止冷却剂的电导率增加。
8、ep 1739775 b1描述了一种传热流体，其包含基础试剂和防腐添加剂，该防腐添加剂是糖醇并且抑制基础试剂的氧化并防止电导率的增加。
9、能够维持低电导率的已知传热流体具有几个缺点。例如，它们依赖于可能昂贵、有毒或具有其他不希望特性的添加剂的存在。此外，由于本领域中用于维持低电导率的添加剂经常在过程中被消耗，因此实际使用需要大量的添加剂，这也可能以不希望的方式影响传热流体的其他特性。
10、基于醇(如基于二醇)的传热流体具有若干优点。例如，它们具有低冰点，与低粘度和高闪点组合，并且不同二醇的安全性已得到广泛研究。
11、诸位专利技术人已发现，特别希望提供一种能够在铝存在下在老化时维持低电导率的基于醇、特别是基于二醇的传热流体。鉴于其轻重量，基于铝的材料经常优选用于冷却板和热交换器等部件。
12、本专利技术的目的是提供改进的传热流体、优选基于醇的传热流体，其适合用作电气系统如燃料电池单元、电池或电力电子器件中的冷却剂。
13、因此，本专利技术的目的是提供传热流体、优选基于醇的传热流体，其具有低电导率并且能够在老化时(如在升高的温度下老化时)维持低电导率。
14、本专利技术的另一目的是提供传热流体、优选基于醇的传热流体，其能够在老化时(如在升高的温度下老化时)维持相当低的电导率，同时比已知的传热流体需要更少的添加剂。
15、本专利技术的另一目的是提供基于二醇的传热流体，其与已知的传热流体相比具有延长的使用寿命。
技术实现思路
1、诸位专利技术人已发现，这些目的中的一个或多个可以通过采用包含基液和n-乙烯基吡咯烷酮聚合物的冷却剂组合物来实现，其中n-乙烯基吡咯烷酮聚合物选自聚乙烯吡咯烷酮均聚物和聚乙烯吡咯烷酮共聚物，并且其中该组合物具有小于100μs/cm的在25℃下的电导率。
2、如将在所附实例中示出的，出人意料地发现n-乙烯基吡咯烷酮聚合物在升高的温度下老化时维持低电导率。此外，出人意料地发现，使用如实验部分中描述的测试程序，根据本专利技术的冷却剂组合物能够在铝基材存在下在升高的温度下老化时维持这种低电导率。
3、基于本披露内容，技术人员将理解，根据本专利技术的冷却剂组合物有效地允许提供适合用于电气应用的传热流体或冷却剂，与本领域已知的相当的冷却剂组合物相比，其需要较少的添加剂(尤其是抗氧化剂)和/或其在老化时能够维持低电导率更长的时间段。不希望受任何理论的束缚，诸位专利技术人认为老化样品的电导率可以与混合物中存在的醇相关的、特别是二醇相关的氧化产物、乙醇酸盐和甲酸盐的量相关，这可以从实验结果中看出。据信，n-乙烯基吡咯烷酮聚合物与金属表面相互作用形成(弱键合的)膜，该膜在某种程度上有效地将金属离子与传热流体和金属基材分离。
4、聚乙烯吡咯烷酮已知作为内燃机防冻浓缩物中的硬水稳定剂(参见例如us2008/0001118a1)。然而，使用n-乙烯基吡咯烷酮聚合物来维持冷却剂组合物中的低电导率在本领域中尚不为人所知。
5、因此，在本专利技术的第一方面，提供了一种冷却剂组合物，其包含基液和n-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中组合物具有小于100μs/cm的在25℃下的电导率，其中基液由水和醇组成，其中醇以按基液的重量计在10-99.5wt.％范围内的量存在，其中组合物包含按组合物的总重量计超过75wt.％的基液，并且其中无机化合物的量为按组合物的总重量计小于100ppm。如将在本文中示出的，这些冷却剂组合物能够例如使用如实验部分中描述的测试程序在铝基材(en ac-alsi10mg(a)t6，din en 1706)存在下在升高的温度下老化时维持低电导率。
6、在优选的实施例中，本专利技术的冷却剂组合物以本文描述的即用型组合物的形式提供。
7、在另一个方面，本专利技术提供一种用于制备本文描述的组合物的方法。
8、在另一个方面，本专利技术提供一种由浓缩物制备本文描述的即用型组合物的方法。
9、在另一个方面，本专利技术提供n-乙烯基吡咯烷酮聚合物的相应用途。
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1.一种冷却剂组合物，其包含基液和N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中该组合物具有小于100μS/cm的在25℃下的电导率，
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，该组合物具有小于50μS/cm、优选小于25μS/cm、更优选小于10μS/cm、甚至更优选小于5μS/cm的在25℃下的电导率。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该醇以按该基液的重量计在30-70wt.％范围内的量存在。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，该N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500至50,000g/mol范围内、更优选在1,000至15,000g/mol范围内、甚至更优选在1,500至10,000g/mol范围内的重均分子量，如约2000g/mol、约2500g/mol、约5000g/mol或约8000g/mol的重均分子量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该组合物包含选自由以下组成的组的一种或多种另外的添加剂：噻唑、三唑、聚烯烃、聚氧化烯、硅油、矿物油、硅酸酯、脂族单羧酸、脂族二羧酸和脂族三羧酸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该无机化合物的量小于50ppm、优选小于25ppm、更优选小于10ppm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其以即用型组合物的形式提供，该即用型组合物是传热流体，其中：
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其具有3至8、更优选3.5至7.5、最优选4至7的pH。
11.根据权利要求9或10所述的组合物，其中，该基液由水和醇组成，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物，其中该醇以按该基液的重量计在30-70wt.％范围内的量存在。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的组合物，其具有根据ASTM标准测试方法D445-19a在20℃下测定的在0.1至100mm2/s范围内、优选在0.5至50mm2/s范围内、更优选在1至10mm2/s范围内的在20℃下的运动粘度。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其以浓缩物的形式提供，该浓缩物适合通过以下方式来制备根据权利要求10-12中任一项所述的即用型组合物：仅添加水和/或醇；优选仅添加水、单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇和/或丙三醇；最优选仅添加水。
14.N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮在包含水和醇的低电导率冷却剂组合物中作为电导率发展抑制剂和/或抗氧化剂的用途。
15.N-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮的用途：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种冷却剂组合物，其包含基液和n-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选聚乙烯吡咯烷酮，其中该组合物具有小于100μs/cm的在25℃下的电导率，
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，该组合物具有小于50μs/cm、优选小于25μs/cm、更优选小于10μs/cm、甚至更优选小于5μs/cm的在25℃下的电导率。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，该醇选自由以下组成的组：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、五丙二醇、六丙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氢糠醇、乙氧基化糠醇、丙三醇的二甲基醚、山梨醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、甲氧基乙醇、丙三醇及其混合物，优选选自由以下组成的组：单乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该醇以按该基液的重量计在30-70wt.％范围内的量存在。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，该n-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500至2,500,000g/mol范围内的重均分子量。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，该n-乙烯基吡咯烷酮聚合物、优选该聚乙烯吡咯烷酮具有在500至50,000g/mol范围内、更优选在1,000至15,000g/mol范围内、甚至更优选在1,500至10,000g/mol范围内的重均分子量，如约2000g/mol、约2500g/mol、约5000g/mol或约8000g/mol的重均分子量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑德尔·克莱里克，瑟奇·利文斯，
申请(专利权)人：傲尔特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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