CN113652210A - 一种低电导率长效冷却液及其制备方法 - Google Patents

一种低电导率长效冷却液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低电导率长效冷却液及其制备方法，属于冷却液技术领域。所述冷却液配方组分及质量分数为：二元醇25～61％，吡哌酸0.05～0.5％，吡哆醇0.02～0.2％，肉桂醛0.01～0.2％，氨基糖苷0.01～0.1％，有机硅类消泡剂0.001～0.01％，余量为电导率小于0.5μS/cm的去离子水。将二元醇水溶液通过活性炭吸附柱，再通过阴阳离子混床交换树脂后，得到滤液，向滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、氨基糖苷和有机硅类消泡剂，混匀完全溶解后，得到所述冷却液。所述冷却液采用全新的非离子添加剂配方，既能起到散热、防腐蚀等功能，还可以保持长期稳定的低电导率，适用于燃料电池汽车使用。

Description

一种低电导率长效冷却液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低电导率长效冷却液及其制备方法，属于冷却液技术领域。
背景技术
燃料电池是一种利用电化学原理发电的装置，能够直接将燃料化学能转换为电能，目前国内外技术均已实现40％～60％的能量转换效率，其余能量转化为热量。随着燃料电池性能以及功率密度大幅度的提高，伴随而来的是巨大的热负荷。如果不能及时有效地将热量散发出去，势必会对燃料电池的寿命和性能产生不利影响。
燃料电池，一般是将多个单电池叠层形成的电池组。为了冷却燃料电池，在每个由多层单电池构成的电池组中安装有冷却板。在冷却板内部设计有冷却液流路，冷却液流过所述冷却液流路来对燃料电池组进行冷却。
由于冷却液流经电池组内部，如果冷却液的电导率过高会使电池组内产生的电向冷却液中流失，降低燃料电池的发电能力。因此，燃料电池冷却液要求必须具备很低的电导率。常规发动机冷却液大都含有无机盐或有机羧酸盐缓蚀剂，电导率很高，不适用于燃料电池。进一步地，由于燃料电池电堆及冷却管路的离子析出，会使冷却液的电导率上升，易导致燃料电池短路。因此，燃料电池需要一种特殊冷却液，既要起到传统冷却液的散热、防腐蚀等功能，还要保持低电导率的长期稳定性。
现有技术中，中国专利CN 1926706 B通过在燃料电池冷却液中加入糖醇类物质来抑制一元醇、二元醇及二元醇醚类成分氧化引起的导电率升高，冷却液电导率维持在10μS/cm以下。目前，燃料电池厂家和车厂普遍要求燃料电池冷却液电导率要维持在5μS/cm以下。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种低电导率长效冷却液，所述冷却液既能起到传统冷却液的散热、防腐蚀等功能，还可以保持长期稳定的低电导率维持在5μS/cm以下，特别适合燃料电池使用。
本发明的目的之二在于提供一种低电导率长效冷却液的制备方法。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种低电导率长效冷却液，所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：
Figure BDA0003136325200000021
余量为水，所述水为电导率小于0.5μS/cm的去离子水。
二元醇为乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的一种以上。
吡哌酸用作缓蚀剂，可以抑制燃料电池系统的金属腐蚀。
吡哆醇用作稳定剂，可以防止二元醇的氧化。
肉桂醛用作抑菌剂，可以防止冷却液在长期使用过程中出现微生物。
优选氨基糖苷为异帕米星；氨基糖苷用作非离子表面活性剂，可以清除冷却液中的自由离子。
优选有机硅类消泡剂为聚硅氧烷消泡剂；有机硅类消泡剂可以防止冷却液在运行过程中产生气泡。
优选所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：
Figure BDA0003136325200000022
余量为水，所述水为电导率小于0.5μS/cm的去离子水。
一种本发明所述的低电导率长效冷却液的制备方法，所述制备方法步骤如下：
(1)将二元醇和水混合均匀，得到二元醇水溶液，所述水为电导率小于0.5μS/cm的去离子水。
(2)将步骤(1)制得的二元醇水溶液通过活性炭吸附柱，再通过阴离子和阳离子混床交换树脂，得到滤液。
(3)向步骤(2)制得的滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、氨基糖苷和有机硅类消泡剂，混合均匀至完全溶解后，得到一种低电导率长效冷却液。
其中，活性炭吸附柱用于去除二元醇水溶液中的原料中存在的有机物等杂质，阴离子、阳离子混床交换树脂用于去除二元醇水溶液中的原料中存在的阴、阳离子等无机物以及微量的催化剂等杂质。
有益效果
1.本发明提供了一种低电导率长效冷却液，所述冷却液采用全新的非离子添加剂配方，非离子添加剂在冷却液中不电离，稳定性高，可以解决常规冷却液高电导率问题，所述冷却液既能起到传统冷却液的散热、防腐蚀等功能，还可以保持长期稳定的低电导率；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冷却液水平，适用于燃料电池汽车使用。
2.本发明提供了一种低电导率长效冷却液的制备方法，所述方法中，活性炭吸附柱是用于去除二元醇水溶液中的原料中存在的有机物等杂质，阴、阳离子混床交换树脂是用于去除二元醇水溶液中的原料中存在的阴、阳离子等无机物以及微量的催化剂等杂质。
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。
实施例1
一种低电导率长效冷却液，所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：乙二醇25％、吡哌酸0.1％、吡哆醇0.1％、肉桂醛0.1％、异帕米星0.02％、聚硅氧烷消泡剂0.01％，余量为电导率为0.2μS/cm的去离子水。
一种本实施例所述低电导率长效冷却液的制备方法，所述制备方法步骤如下：
(1)将质量比为1:1的乙二醇和电导率为0.2μS/cm的去离子水加入混合釜中混合均匀，得到乙二醇水溶液；
(2)将步骤(1)制得的乙二醇水溶液以10吨/小时的速率通过活性炭吸附柱，然后再以10吨/小时的速率通过阴、阳离子混床交换树脂纯化柱，得到滤液；
(3)向步骤(2)制得的滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、异帕米星和聚硅氮烷消泡剂，搅拌均匀，完全溶解后，得到一种低电导率长效冷却液。
将本实施例制得的一种低电导率长效冷却液进行如下测试：
(1)pH值测试
采用pH计测试所述冷却液的pH值为7.2。
(2)电导率测试
测试参照GB/T 6908-2018执行，将黄铜、紫铜、不锈钢316L、铝片3A21、铝片5A05、铝片6063各一片连接在一起，每片尺寸50mm×25mm×2mm，中间用聚四氟乙烯垫圈隔开，作为试片。
用电导率仪(雷磁DDSJ-308F)测试所述冷却液的初始电导率为0.18μS/cm
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h和2000h时，利用电导率仪测试所述冷却液的电导率，结果见表1。
(3)腐蚀性能测试
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h时，观察表面腐蚀情况，如表1所示。
实施例2
一种低电导率长效冷却液，所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：乙二醇35％、吡哌酸0.1％、吡哆醇0.1％、肉桂醛0.1％、异帕米星0.02％、聚硅氧烷消泡剂0.01％，余量为电导率为0.2μS/cm的去离子水。
一种本实施例所述低电导率长效冷却液的制备方法，所述制备方法步骤如下：
(1)将质量比为1:1的乙二醇和电导率为0.2μS/cm的去离子水加入混合釜中混合均匀，得到乙二醇水溶液；
(2)将步骤(1)制得的乙二醇水溶液以10吨/小时的速率通过活性炭吸附柱，然后再以10吨/小时的速率通过阴、阳离子混床交换树脂纯化柱，得到滤液；
(3)向步骤(2)制得的滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、异帕米星和聚硅氮烷消泡剂，搅拌均匀，完全溶解后，得到一种低电导率长效冷却液。
将本实施例制得的一种低电导率长效冷却液进行如下测试：
(1)pH值测试
采用pH计测试所述冷却液的pH值为7.2。
(2)电导率测试
测试参照GB/T 6908-2018执行，将黄铜、紫铜、不锈钢316L、铝片3A21、铝片5A05、铝片6063各一片连接在一起，每片尺寸50mm×25mm×2mm)，中间用聚四氟乙烯垫圈隔开，作为试片。
用电导率仪(雷磁DDSJ-308F)测试所述冷却液的初始电导率为0.18μS/cm
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h和2000h时，利用电导率仪测试所述冷却液的电导率，结果见表1。
(3)腐蚀性能测试
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h时，观察表面腐蚀情况，如表1所示。
实施例3
一种低电导率长效冷却液，所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：乙二醇50％、吡哌酸0.2％、吡哆醇0.2％、肉桂醛0.2％、异帕米星0.02％、聚硅氧烷消泡剂0.01％，余量为电导率为0.2μS/cm的去离子水。
一种本实施例所述低电导率长效冷却液的制备方法，所述制备方法步骤如下：
(1)将质量比为1:1的乙二醇和电导率为0.2μS/cm的去离子水加入混合釜中混合均匀，得到乙二醇水溶液；
(2)将步骤(1)制得的乙二醇水溶液以10吨/小时的速率通过活性炭吸附柱，然后再以10吨/小时的速率通过阴、阳离子混床交换树脂纯化柱，得到滤液；
(3)向步骤(2)制得的滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、异帕米星和聚硅氮烷消泡剂，搅拌均匀，完全溶解后，得到一种低电导率长效冷却液。
将本实施例制得的一种低电导率长效冷却液进行如下测试：
(1)pH值测试
采用pH计测试所述冷却液的pH值为7.2。
(2)电导率测试
测试参照GB/T 6908-2018执行，将黄铜、紫铜、不锈钢316L、铝片3A21、铝片5A05、铝片6063各一片连接在一起，每片尺寸50mm×25mm×2mm，中间用聚四氟乙烯垫圈隔开，作为试片。
用电导率仪(雷磁DDSJ-308F)测试所述冷却液的初始电导率为0.18μS/cm
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h和2000h时，利用电导率仪测试所述冷却液的电导率，结果见表1。
(3)腐蚀性能测试
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h时，观察表面腐蚀情况，如表1所示。
对比例1
燃料电池冷却液：BASF GLYSANTIN FC G20-00/50冷却液。
将本对比例所述的燃料电池冷却液进行如下测试：
(1)pH值测试
采用pH计测试所述冷却液的pH值为6.5。
(2)电导率测试(GB/T 6908-2018)
用电导率仪(雷磁DDSJ-308F)测试所述冷却液的电导率为1.3μS/cm。
将黄铜、紫铜、不锈钢316L、铝片3A21、铝片5A05、铝片6063各一片连接在一起，每片尺寸50mm×25mm×2mm，连接起来，中间用聚四氟乙烯垫圈隔开，作为试片。
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中；浸泡1000h和2000h时，利用电导率仪测试所述冷却液的电导率，结果见表1。
(3)腐蚀性能测试
将试片浸泡在所述冷却液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h时，观察表面腐蚀情况，如表1所示。
对比例2
将乙二醇放入聚四氟乙烯试剂瓶中，然后加入去电导率为0.2μS/cm的离子水；即得到对比例2的乙二醇水溶液，乙二醇与去离子水的质量比为1:1。
将本对比例所述的乙二醇水溶液进行如下测试：
(1)pH值测试
采用pH计测试所述乙二醇水溶液的pH值为7.1。
(2)电导率测试(GB/T 6908-2018)
用电导率仪(雷磁DDSJ-308F)测试所述乙二醇水溶液的电导率为0.2μS/cm。
将黄铜、紫铜、不锈钢316L、铝片3A21、铝片5A05、铝片6063各一片连接在一起，每片尺寸50mm×25mm×2mm，中间用聚四氟乙烯垫圈隔开，作为试片。
将试片浸泡在所述乙二醇水溶液中并置于80℃烘箱中；浸泡1000h和2000h时，利用电导率仪测试所述乙二醇水溶液的电导率，结果见表1。
(3)腐蚀性能测试
将试片浸泡在所述乙二醇水溶液中并置于80℃烘箱中，浸泡1000h时，观察表面腐蚀情况，如表1所示。
表1测试结果
Figure BDA0003136325200000071
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 (6)

1.一种低电导率长效冷却液，其特征在于：所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：
Figure FDA0003136325190000011
余量为水，所述水为电导率小于0.5μS/cm的去离子水；
二元醇为乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇中的一种以上。
2.根据权利要求1所述的一种低电导率长效冷却液，其特征在于：所述冷却液原料配方的组成成分及质量分数如下：
Figure FDA0003136325190000012
3.根据权利要求1或2所述的一种低电导率长效冷却液，其特征在于：氨基糖苷为异帕米星。
4.根据权利要求1或2所述的一种低电导率长效冷却液，其特征在于：有机硅类消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
5.根据权利要求1或2所述的一种低电导率长效冷却液，其特征在于：氨基糖苷为异帕米星；有机硅类消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
6.一种如权利要求1所述的低电导率长效冷却液的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
(1)将二元醇和水混合均匀，得到二元醇水溶液；
(2)将二元醇水溶液通过活性炭吸附柱，再通过阴离子和阳离子混床交换树脂，得到滤液；
(3)向滤液中依次加入吡哌酸、吡哆醇、肉桂醛、氨基糖苷和有机硅类消泡剂，混合均匀至完全溶解后，得到一种低电导率长效冷却液。
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