CN111732938A - 一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液 - Google Patents

一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液 Download PDF

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Abstract

本发明属于防冻液制备技术领域，公开了一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，成分组成及含量为：乙二醇45‑75wt％、添加剂0.25‑1.5wt％；添加剂为2,4‑戊二酮0.05‑0.5wt％，丁二酰亚胺0.05‑0.5wt％，2,6‑二叔丁基对甲酚0.05‑0.2wt％，邻苯二甲醛0.005‑0.1wt％，烷基糖苷0.005‑0.1wt％，硅烷醚0.001‑0.01wt％，余量为去离子水。本发明采用全新的非离子添加剂配方，降低了防冻液的电导率，保护铝、不锈钢在高温下不受腐蚀，提高防冻液长时间稳定性，抑制微生物生长且该防冻液成本低，适合应用于燃料电池汽车批量使用。

Description

一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液
技术领域
本发明属于防冻液制备技术领域，尤其涉及一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液。
背景技术
目前，燃料电池是一种使用氢能发电的装置。由于在发电过程中需要产生废热，因此需要冷却剂对燃料电池进行冷却。行业内冷却剂也称之为防冻剂。然而，由于燃料电池电堆及冷却管路的离子析出，冷却液的离子电导率上升，易导致燃料电池短路。因此，燃料电池需要一种特殊的防冻液既要起到传统防冻液的散热功能，还要防止管路离子析出而引起的电导率上升。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)由于传统的防冻液中具有大量的离子，防冻液本身的电导率偏高，造成燃料电池短路；
(2)且传统的防冻液存在的离子，在燃料电池的电势作用下，易损坏燃料电池双极板，缩短燃料电池的使用寿命。
(3)现有的很多防冻液难以满足燃料电池正常运行的要求。为此，急需开发一种低电导率(2μs/cm以下)，耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，来满足燃料电池的使用需求。
解决以上问题及缺陷的难度为：添加剂的加入会导致防冻液的电导率的上升，因此在不影响效果的情况下，选用合适的浓度非离子型的添加剂比较难。
解决以上问题及缺陷的意义为：本发明在采用非离子添加剂配方，解决了防冻液高电导率的问题，保护铝、不锈钢多种金属，长周期稳定、抑制微生物；达到了燃料电池正常运行寿命周期的要求，且该防冻液成本低，制备工艺简单，适用于燃料电池批量使用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液。涉及一种燃料电池防冻液的组成，尤其涉及耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液；特别地涉及一种燃料电池汽车用防冻液。
本发明是这样实现的，一种新型耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，所述防冻液的成分组成及含量为：乙二醇45-75wt％、添加剂0.25-1.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.05-0.5wt％，丁二酰亚胺0.05-0.5wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05-0.2wt％，邻苯二甲醛0.005-0.1wt％，烷基糖苷0.005-0.1wt％，硅烷醚0.001-0.01wt％，余量：去离子水；乙二醇的浓度根据使用环境温度的需求可调。
进一步，所述防冻液的成分组成为：乙二醇50wt％、添加剂0.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.2wt％，丁二酰亚胺0.2wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05wt％，邻苯二甲醛0.01wt％，烷基糖苷0.02wt％，硅烷醚0.02wt％，余量：去离子水。
进一步，其中添加2,4-戊二酮，丁二酰亚胺作为缓蚀剂，抑制金属腐蚀。其中2,6-二叔丁基对甲酚作为稳定剂，可以防止乙二醇被氧化。
进一步，其中邻苯二甲醛作为抑菌剂，防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物等。
其中烷基糖苷作为非离子表面活性剂，清除液体中的自由离子，防止在整个流道里结构。
其中邻苯二甲醛作为抑菌剂，防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物等。
其中硅烷醚作为消泡剂，防止在运行过程中起泡而使散热效果下降。
所述防冻液的电导率为0.18μs/cm，pH值为7.2。
本发明的另一目的在于提供一种所述新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液的制备方法，所述制备方法包括：
将少量质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中，然后依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解，之后将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min(设置温度60℃)，完全溶解后，冷却即得本发明燃料电池防冻液。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液装配的石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：长时间、长周期让防冻液保持低电导率的状态；达到了燃料电池正常运行寿命周期的要求，其效果优于国际先进防冻液水平。
本发明提供的防冻液的组成及含量为：乙二醇45-75wt％、添加剂0.25-1.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.05-0.5wt％，丁二酰亚胺0.05-0.5wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05-0.2wt％，邻苯二甲醛0.005-0.1wt％，烷基糖苷0.005-0.1wt％，硅烷醚0.001-0.01wt％，余量：去离子水。本发明采用全新的非离子添加剂配方，降低了防冻液的电导率，保护铝、不锈钢在高温下不受腐蚀，提高防冻液长时间稳定性，抑制微生物生长且该防冻液成本低，制备工艺简单，适合应用于燃料电池汽车。
该防冻液在防止金属腐蚀、保持低电导率方面，优于国际先进水平。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于传统的防冻液中具有大量的离子，防冻液本身的电导率偏高，造成燃料电池短路；且传统的防冻液存在的离子，在燃料电池的电势作用下，易损坏燃料电池双极板，缩短燃料电池的使用寿命。现有的很多防冻液难以满足燃料电池正常运行的要求。为此，急需开发一种低电导率(2μs/cm以下)，耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，来满足燃料电池的使用需求。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供的新型耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，所述防冻液的成分组成及含量为：乙二醇45-75wt％、添加剂0.25-1.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.05-0.5wt％，丁二酰亚胺0.05-0.5wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05-0.2wt％，邻苯二甲醛0.005-0.1wt％，烷基糖苷0.005-0.1wt％，硅烷醚0.001-0.01wt％，余量：去离子水；乙二醇的浓度根据使用环境温度的需求可调。
在本发明中，所述防冻液的成分组成为：乙二醇50wt％、添加剂0.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.2wt％，丁二酰亚胺0.2wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05wt％，邻苯二甲醛0.01wt％，烷基糖苷0.02wt％，硅烷醚0.02wt％，余量：去离子水。
其中添加2,4-戊二酮，丁二酰亚胺作为缓蚀剂，抑制金属腐蚀。其中2,6-二叔丁基对甲酚作为稳定剂，可以防止乙二醇被氧化。
其中邻苯二甲醛作为抑菌剂，防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物等。
其中烷基糖苷作为非离子表面活性剂，清除液体中的自由离子，防止在整个流道里结构。
其中邻苯二甲醛作为抑菌剂，防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物等。
其中硅烷醚作为消泡剂，防止在运行过程中起泡而使散热效果下降。
所述防冻液的电导率为0.18μs/cm，pH值为7.2。
如图1所示，本发明实施例提供的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液制备方法包括：
S101，将质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中。
S102，依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解。
S103，再将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min，温度60℃，完全溶解后，冷却即得燃料电池防冻液。
下面结合具体对本发明作进一步描述。
实施例1
燃料电池防冻液的组成及含量：乙二醇50wt％、添加剂0.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.2wt％，丁二酰亚胺0.2wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05wt％，邻苯二甲醛0.01wt％，烷基糖苷0.02wt％，硅烷醚0.02wt％，余量：去离子水。
将少量质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中，然后依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解，之后将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min(设置温度60℃)，完全溶解后，冷却即得本发明燃料电池防冻液。利用电导率仪测试电导率；利用pH计测试pH；将2x4cm的铝片浸泡在本发明燃料电池防冻液中并置于70℃烘箱中。浸泡一个月后，利用电导率仪重新测试电导率。
实施例2
燃料电池防冻液的组成及含量：乙二醇50wt％、添加剂0.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.2wt％，丁二酰亚胺0.2wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05wt％，邻苯二甲醛0.01wt％，烷基糖苷0.02wt％，硅烷醚0.02wt％，余量：去离子水。将少量质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中，然后依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解，之后将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min(设置温度60℃)，完全溶解后，冷却即得本发明燃料电池防冻液。利用电导率仪测试电导率；利用pH计测试pH；将2x4cm的不锈钢片浸泡在本发明燃料电池防冻液中并置于70℃烘箱中。浸泡一个月后，利用电导率仪重新测试电导率。
实施例3
燃料电池防冻液的组成及含量：乙二醇50wt％、添加剂0.5wt％；其中添加剂为2,4-戊二酮0.2wt％，丁二酰亚胺0.2wt％，2,6-二叔丁基对甲酚0.05wt％，邻苯二甲醛0.01wt％，烷基糖苷0.02wt％，硅烷醚0.02wt％，余量：去离子水。将少量质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中，然后依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解，之后将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min(设置温度60℃)，完全溶解后，冷却即得本发明燃料电池防冻液。利用电导率仪测试电导率；利用pH计测试pH；将2x4cm的铝、不锈钢片各一片浸泡在本发明燃料电池防冻液中并置于70℃烘箱中。浸泡一个月后，利用电导率仪重新测试电导率。
对比例1燃料电池防冻液：某国际知名防冻液原液(不含去离子水)。
将防冻液原液投入烧杯中，然后加入50wt％的去离子水；搅拌均匀，得到对比例4的燃料电池防冻液。利用电导率仪测试电导率；利用pH计测试pH；将2x4cm的铝、不锈钢片各一片浸泡在本发明燃料电池防冻液中并置于70℃烘箱中。浸泡一个月后，利用电导率仪重新测试电导率。
对比例2
空白乙二醇。
将纯乙二醇投入烧杯中，然后加入50wt％的去离子水；即得对比例5的空白防冻液。利用电导率仪测试电导率；利用pH计测试pH；将2x4cm的铝、不锈钢片各一片浸泡在本发明燃料电池防冻液中并置于70℃烘箱中。浸泡一个月后，利用电导率仪重新测试电导率。
对比效果如下表。
Figure BDA0002575753090000071
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，所述新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液按含量比例由乙二醇45-75wt％、添加剂0.25-1.5wt％、丁二酰亚胺0.05-0.5wt％、2,6-二叔丁基对甲酚0.05-0.2wt％、邻苯二甲醛0.005-0.1wt％、烷基糖苷0.005-0.1wt％、硅烷醚0.001-0.01wt％，余量为去离子水组成。
2.如权利要求1所述的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，添加剂为2,4-戊二酮0.05-0.5wt％。
3.如权利要求1所述的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，乙二醇的浓度根据使用环境温度的需求调节。
4.如权利要求1所述的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，所述丁二酰亚胺作为缓蚀剂，用于抑制金属腐蚀；所述2,6-二叔丁基对甲酚作为稳定剂，用于防止乙二醇被氧化；
所述邻苯二甲醛作为抑菌剂，用于防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物。
5.如权利要求1所述的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，所述烷基糖苷作为非离子表面活性剂，清除液体中的自由离子，用于防止在整个流道里结构；
所述邻苯二甲醛作为抑菌剂，用于防止在长时间使用过程中防冻液里生长微生物。
6.如权利要求1所述的新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液，其特征在于，所述硅烷醚作为消泡剂，用于防止在运行过程中起泡。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将质量分数为1:1的乙二醇/水混合物加入反应釜中；
然后依次将2,4-戊二酮，丁二酰亚胺，2,6-二叔丁基对甲酚加入到反应釜中，在室温下采用超声波振动30min使以上原料直接溶解；
再将邻苯二甲醛，烷基糖苷，硅烷醚加入到上述溶液中，利用磁力搅拌器搅拌30min，温度60℃，完全溶解后，冷却即得燃料电池防冻液。
8.一种利用权利要求1～6任意一项所述新型石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池非离子型防冻液装配的石墨双极板专用耐腐蚀燃料电池。
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