一种氢燃料电池用冷却液及其制备方法与流程

本发明涉及一种氢燃料电池用冷却液及其制备方法，属于发动机散热液。

背景技术：

1、氢燃料电池汽车其具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点，可以直接高效的将化学能转化为电能。

2、车用燃料电池的工作温度一般在60-80℃，效率在50％左右，燃料电池发动机通过冷却系统排出的热量很大，为确保燃料电池温度分布的均匀性，进出口冷却液温差一般不超过10℃，燃料电池系统设有专门的冷却装置，冷却液通过电池组内部管道进行循环，电极气体通过外部冷却器进行循环。

3、在氢燃料电池系统中，任何与膜电极直接/间接接触的液体都不应含有对膜电极造成危害的离子，并且在燃料电池电池运行中，双极板上会产生高电压，要求此高电压不会通过双极板中间的冷却液传递到整个冷却循环流道，因此要求冷却液不能够导电。

4、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，而传统的机动车冷却液电导率基本在2000μs/cm以上，无法满足其使用性能要求。

5、cn115322755a公开了一种具有金属腐蚀抑制性能的低电导率氢燃料电池冷却液及其制备方法，由水、乙二醇、缓蚀剂、金属螯合剂组成，缓蚀剂采用非离子型缓蚀剂，降低了电导率，虽然可以长时间保持较低的电导率，但是长时间后冷却液容易起泡，且泡沫消除的速度较慢，可能与添加的山梨糖醇等糖醇类金属稳定剂有关。

6、综上所述，现有技术中，乙二醇型燃料电池冷却液使用非离子型缓蚀剂来降低电导率，但是添加糖醇类金属稳定剂，会造成冷却液在长时间使用后，变得易起泡，起泡体积增大，且泡沫消除的速度较慢。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对糖醇类金属稳定进行改进，进一步制备冷却液，提高冷却液在长时间使用后的起泡性能，能够降低起泡的体积，降低泡沫消除的速度。

2、为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

3、一种氢燃料电池用冷却液，所述冷却液的原料按重量计，包括以下组分：超纯水430-470份、乙二醇500-600份、酒石酸1.8-2.2份、非离子型缓蚀剂混合物4.5-5.5份、糖醇混合物2.7-3.3份。

4、以下是对上述技术方案的进一步改进：

5、所述糖醇混合物的制备方法为：

6、将175-225g的山梨糖醇、130-170g的木糖醇、2800-3200g的超纯水混合，搅拌至完全溶解，得到糖醇溶液备用，将45-55g的β-苯丙烯酸、85-115g的二甲基亚砜混合，搅拌使其完全溶解，得到β-苯丙烯酸溶液，将β-苯丙烯酸溶液缓慢滴加到糖醇溶液中，滴加完成后，加入14-16g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，调节ph为6.0-6.3，进行搅拌，搅拌后经喷雾干燥，得到糖醇混合物；

7、所述非离子型缓蚀剂混合物的制备方法为：

8、将75-85g的苯并三氮唑、42-47g的2-异丙基咪唑啉混合，得到非离子型缓蚀剂混合物。

9、所述糖醇混合物的制备方法中，缓慢滴加的方法为控制滴加的时间为13-17min。

10、所述糖醇混合物的制备方法中，搅拌的时间为9.5-10.5h。

11、将45-55g的非离子型缓蚀剂混合物、18-22g的酒石酸、850-1150g的超纯水混合，进行一次搅拌，然后加入27-33g的糖醇混合物、850-1150g的乙二醇，控制温度为170-176℃，进行二次搅拌，搅拌后冷却，然后再加入3300-3800g的超纯水、4200-4800g的乙二醇，搅拌均匀得到冷却液。

12、所述一次搅拌的时间为23-27min，二次搅拌的时间为150-170min。

13、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

14、本发明的冷却液冷却性能优异，导热系数高，20℃导热系数为0.668-0.677w/（m·k），50℃导热系数为0.827-0.841w/（m·k），80℃导热系数为0.942-0.964w/（m·k）；

15、本发明的冷却液耐腐蚀性能优异，按照gb 29743-2013《机动车发动机冷却液》中的测试方法，进行模拟使用腐蚀测试，测试温度为88℃，测试时间为1064h，对紫铜的腐蚀量为-0.1mg～-0.2mg，对黄铜的腐蚀性为+0.2～+0.3mg，对钢的腐蚀性为-0.2～-0.3mg，对铸铁的腐蚀性为-0.3～-0.6mg，对锡焊的腐蚀性为+0.8～+1.2mg，对铸铝的腐蚀性为-1.0～-1.5mg；

16、本发明的冷却液起泡性能优异，长时间使用后起泡体积小，泡沫消失速度快，初始泡沫体积为13-15ml，初始泡沫消失时间为0.3-0.4s，在温度为88℃下保持1064h，进行老化后，老化后泡沫体积为21-25ml，老化后泡沫消失时间为0.9-1.2s；

17、本发明的冷却液电导率低，按照gb/t11007-2008《电导率仪试验方法》测试冷却液的电导率，电导率为0.25-0.28μs/cm。

技术特征：

1.一种氢燃料电池用冷却液，其特征在于，所述冷却液的原料按重量计，包括以下组分：超纯水430-470份、乙二醇500-600份、酒石酸1.8-2.2份、非离子型缓蚀剂混合物4.5-5.5份、糖醇混合物2.7-3.3份；

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用冷却液，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用冷却液，其特征在于：

4.权利要求1所述的冷却液的制备方法，其特征在于，冷却液的制备方法为：

5.根据权利要求4所述的冷却液的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开一种氢燃料电池用冷却液，所述冷却液的原料按重量计，包括以下组分：超纯水430‑470份、乙二醇500‑600份、酒石酸1.8‑2.2份、非离子型缓蚀剂混合物4.5‑5.5份、糖醇混合物2.7‑3.3份。本发明的冷却液起泡性能优异，长时间使用后起泡体积小，泡沫消失速度快，初始泡沫体积为13‑15mL，初始泡沫消失时间为0.3‑0.4s，在温度为88℃下保持1064h，进行老化后，老化后泡沫体积为21‑25mL，老化后泡沫消失时间为0.9‑1.2s。

技术研发人员：刘雨修,李志伟,王永刚
受保护的技术使用者：纯牌科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12