CN114214044A - 一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 - Google Patents
一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114214044A CN114214044A CN202111566086.0A CN202111566086A CN114214044A CN 114214044 A CN114214044 A CN 114214044A CN 202111566086 A CN202111566086 A CN 202111566086A CN 114214044 A CN114214044 A CN 114214044A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- trimethylglycine
- water
- cooling liquid
- alternatively
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/20—Antifreeze additives therefor, e.g. for radiator liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
本发明涉及精细化工领域，具体涉及燃料电池冷却液及其制备方法和应用。该燃料电池冷却液包括N,N,N‑三甲基甘氨酸和水组成，电导率为0μS/cm~5μS/cm；该燃料电池冷却液包括N,N,N‑三甲基甘氨酸、水、非离子缓蚀剂组成，电导率为0μS/cm~5μS/cm。所述非离子缓蚀剂选自脂类化合物、唑类化合物、酰胺类化合物一种或多种，上述非离子缓蚀剂占所述燃料电池冷却液总质量的≯2%。本发明的氢燃料电池冷却液具有优异的防冻性能、低电导率及金属离子抑制性，与质子膜兼容性，应用于氢燃料电池发动机。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池的冷却液和制备方法及其应用，特别地涉及一种具有防冻、低电导率、与质子交换膜的磺酸基团兼容性优异的燃料电池冷却液。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的装置。其具有转化效率高和产物仅为电、热和水等特点。氢燃料电池发热量大，须通过冷却介质进行冷却，以便确保氢燃料电池的使用性能和使用寿命。冷却介质通入双极板带走氢燃料电池产生的热量，因为冷却介质与双极板直接接触，所以冷却液保持低电导率，以便防止燃料电池中产生的电力损失。通常情况下，氢燃料电池发动机温控系统的冷却介质要求具有优异的绝缘性，其电导率小于5μS/cm。
为了保持冷却介质的低电导率，以往经常使用高纯水，但是高纯水没有防冻功能，在气温低于0℃、燃料电池汽车停驶状态下会冻结，从而可能导致燃料电池发动机的冻裂。
为了解决燃料电池用冷却介质的防冻、低电导率的要求，各厂商及科研机构采用不同的技术方案解决燃料电池用冷却液的防冻及低电导率问题，并申请了相应的专利。
中国专利CN109148915公开了一种燃料电池冷却液，其主要成分为乙二醇、三乙醇胺、烷基二乙醇酰胺、磷酸三酯、三唑类化合物、消泡剂和去离子水，具有防冻、防腐的功能。该发明采用三乙醇胺本身会造成电导率的增加。选用的防冻剂为乙二醇，解决燃料电池冷却液防冻的问题。
美国专利US8187763公开了燃料电池单元的冷却剂组合物，其包含至少一种在每个具有2至20个碳原子的分子中具有不饱和键的脂肪醇，解决冷却剂中乙二醇的氧化问题，从而保证冷却剂组合物保持冷却剂的电导率在10uS/cm或更低。该冷却液没有防腐的作用，不能抑制金属部件离子的析出。防冻剂选择的是乙二醇，解决了乙二醇氧化的问题。
美国专利20040086757公开燃料电池和燃料电池冷却剂组合物，由去离子水、凝固点抑制剂、聚合物离子抑制剂和有机腐蚀抑制剂等构成，确保冷却液的低电导率的特性，其选用的防冻剂为甘油、乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、乙二醇醚、双丙酮醇和乙醇。
上述专利均采用乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙醇等的一种或多种作为防冻剂，解决了燃料电池冷却液的防冻问题，但是燃料电池堆遇到了更为亟待解决的难题：一旦冷却液渗漏到燃料电池核心部件-质子膜将直接影响到电堆的安全和使用性能，造成质子膜中毒。其基本原理是全氟磺酸质子交换膜中较高电负性的氟原子拉动了磺酸根的电子云，导致了全氟磺酸质子交换膜支链上的磺酸根在水中的解离能力大大增强，从而促进了该结构对氢离子的传导能力。而燃料电池中的乙二醇等防冻剂会与质子膜上的磺酸根反应导致质子膜磺酸根失去传导氢离子的能力。
综上所述，氢燃料电池对冷却液提出更为苛刻的要求，尤其是对质子膜磺酸基团的毒害影响，有必要提出氢燃料电池冷却液新方案，解决氢燃料电池热管理系统对冷却液防冻、防腐、离子抑制及对质子膜兼容性的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有优异防冻性能、低电导率、金属离子抑制性能、与质子膜兼容性优异的氢燃料电池冷却液和制备方法及其应用。
为了实现该目的，本发明的技术方案如下：
1）一种燃料电池冷却液，其特征在于，包括N,N,N-三甲基甘氨酸和水组成，电导率为0μS/cm～5μS/cm；
2）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，包括N,N,N-三甲基甘氨酸、水、非离子缓蚀剂组成，电导率为0μS/cm ～5μS/cm；
3）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述N,N,N-三甲基甘氨酸和水质量比为10:90～60:40，优选地N,N,N-三甲基甘氨酸和水质量比为20:80～50:50；
4）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述非离子缓蚀剂为酯类化合物、唑类化合物、酰胺类化合物的一种或多种，其含量是N,N,N-三甲基甘氨酸和水构成基液的≯2%；
5）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述非离子化合物为糊精、磷酸酯、硼酸酯、甲基苯并三氮唑、苯骈三氮唑及其衍生物、碳酸酰胺的一种或多种；
6）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述糊精相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.2%；所述甲基苯并三氮唑相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤1.0%；所述硼酸酯相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.1%；所述磷酸酯相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为0.002%-0.2%；所述碳酸酰胺相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.01%；
7）所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述去离子水的电阻率不小于18 MΩ·cm以上。
本发明针对燃料电池发动机对冷却液低电导率、金属离子抑制及防冻等多种要求，更为重要的是面临着冷却液渗漏造成的质子膜中毒失效等实际问题，筛选多种防冻剂，开展大量多维度的试验和配方筛选。本发明确定了N,N,N-三甲基甘氨酸和水的最佳配比，并进一步确定了N,N,N-三甲基甘氨酸、水、非离子抑制剂的最佳选择，不但N,N,N-三甲基甘氨酸和水对质子膜兼容性优异，而且筛选的非离子抑制剂与质子膜兼容性优异，在此基础上通过优化配比，使之能够产生协同效果，在低电导率的同时下提升金属离子抑制性能。
为了更进一步提高燃料电池冷却液的与质子膜兼容性、低电导率及金属离子抑制性能，本发明针对上述燃料电池冷却液中各组分的用量进行了探究，确定了适宜的配比，具体如下：
所述燃料电池冷却液包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100～600份 |
| 去离子水 | 400～900份； |
| 非离子缓蚀剂 | 0～20份 |
优选，所述燃料电池冷却液包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100～600份 |
| 去离子水 | 400～900份； |
| 糊精 | 0～2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0～10份 |
| 硼酸酯 | 0～1份 |
| 磷酸酯 | 0.02～2份 |
| 碳酸酰胺 | 0～0.1份 |
作为优选的具体方案，本发明的燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100份 |
| 去离子水 | 900份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 600份 |
| 去离子水 | 400份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 去离子水 | 400份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 900份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 600份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 400份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 500份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 10份 |
| 硼酸酯 | 1份 |
| 磷酸酯 | 2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.1份 |
| 去离子水 | 500份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份。 |
或，
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 去离子水 | 500份 |
本发明中，所述燃料电池冷却液的电导率为0 μS/cm～5μS/cm，优选为0.5μS/cm～2μS/cm。
本发明还提供了所述的燃料电池冷却液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将所述N,N,N-三甲基甘氨酸和去离子水基液中在30℃-40℃混合，得到完全溶解的溶液；
2）在40℃下将所述所述唑类化合物完全溶解于1）中所的溶液中，然后再加入规定量酯类化合物、糊精等一种或多种非离子缓蚀剂，得到完全溶解的溶液；
3）经过超精滤装置去除杂质后，经过罗门哈斯AMBERJET UP6040离子交换树脂，直至形成电导率为0μS/cm～5μS/cm，得到所述的燃料电池冷却液。
本发明还提供了一种上述燃料电池冷却液或制备方法制得燃料电池冷却液应用于氢燃料电池的冷却液温控系统，优选地应用于氢燃料电池交换膜为质子交换膜的温控系统，更优选地燃料电池质子交换膜为带有磺酸基团的温控系统，进一步更为优选地是燃料电池质子交换为全氟磺酸质子交换膜的温控系统。
本发明的有益效果：
本发明的燃料电池冷却液具有低电导率、金属离子抑制能力和有效防护铝、铜、钢等金属的腐蚀，更为惊奇的是与燃料电池质子交换膜有优异的兼容性，不会造成质子膜中毒而导致的氢燃料电池永久性的损害。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明具体实施方式部分所述超精滤采用1μm的超精滤装置进行，所用的去离子水的电阻率为18 MΩ·cm，所用的离子交换树脂为罗门哈斯AMBERJET UP6040离子交换树脂。
实施例1
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100份 |
| 去离子水 | 900份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将100份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到900份的去离子水中加热到40℃进行搅拌50min，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率332μS/cm直至最终电导率为0.5μS/cm，最终得到冰点为-2.3℃燃料电池冷却液。
实施例2
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 600份 |
| 去离子水 | 400份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将600份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到400份的去离子水中加热到30℃进行搅拌50min，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率512μS/cm直至最终电导率为0.5μS/cm，最终得到冰点为-57.8℃燃料电池冷却液。
实施例3
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到30℃进行搅拌50min，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率398μS/cm直至最终电导率为0.5μS/cm，最终得到冰点为-35.8℃燃料电池冷却液。
实施例4
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 100份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 900份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将100份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到900份的去离子水中加热到35℃进行搅拌35min，溶解后加入0.1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.02份糊精、0.01份硼酸酯、0.02份磷酸酯、0.001份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率356μS/cm直至最终电导率为0.5μS/cm，最终得到冰点为-2.5℃燃料电池冷却液。
实施例5
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 600份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 400份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将600份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到400份的去离子水中加热到35℃进行搅拌35min，溶解后加入0.1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.02份糊精、0.01份硼酸酯、0.02份磷酸酯、0.001份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率525μS/cm直至最终电导率为4.5μS/cm，最终得到冰点为-58.3℃燃料电池冷却液。
实施例6
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.02份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 0.1份 |
| 硼酸酯 | 0.01份 |
| 磷酸酯 | 0.02份 |
| 碳酸酰胺 | 0.001份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到35℃进行搅拌35min，溶解后加入0.1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.02份糊精、0.01份硼酸酯、0.02份磷酸酯、0.001份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率465μS/cm直至最终电导率为3.4μS/cm，最终得到冰点为-36.5℃燃料电池冷却液。
实施例7
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到35℃进行搅拌40min，溶解后加入1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.2份糊精、0.1份硼酸酯、0.2份磷酸酯、0.01份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率679μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.5℃燃料电池冷却液。
实施例8
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 10份 |
| 硼酸酯 | 1份 |
| 磷酸酯 | 2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.1份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到35℃进行搅拌45min，溶解后加入10份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入2份糊精、1份硼酸酯、2份磷酸酯、0.1份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率1200μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.8℃燃料电池冷却液。
实施例9
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到30℃进行搅拌30min，溶解后加入1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.1份硼酸酯、0.2份磷酸酯、0.01份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率632μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.8℃燃料电池冷却液。
实施例10
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份； |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到30℃进行搅拌30min，溶解后加入0.1份硼酸酯、0.2份磷酸酯、0.01份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率695μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.5℃燃料电池冷却液。
实施例11
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 碳酸酰胺 | 0.01份 |
| 去离子水 | 500份 |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到30℃进行搅拌30min，溶解后加入1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.2份糊精、0.2份磷酸酯、0.01份碳酸酰胺溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树脂，从初始电导率715μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.3℃燃料电池冷却液。
实施例12
本实施例提供一种燃料电池冷却液，包括如下重量份的组分：
| N,N,N-三甲基甘氨酸 | 500份 |
| 糊精 | 0.2份 |
| 甲基苯并三氮唑 | 1份 |
| 硼酸酯 | 0.1份 |
| 磷酸酯 | 0.2份 |
| 去离子水 | 500份 |
所述燃料电池冷却液的制备方法如下：
将500份N,N,N-三甲基甘氨酸加入到500份的去离子水中加热到30℃进行搅拌30min，溶解后加入1份甲基苯并三氮唑保持温度40℃搅拌直至溶解，随后加入0.2份糊精、0.1份硼酸酯、0.2份磷酸酯溶解，然后经过超精滤过滤除掉杂质，然后再经过离子交换树酯，从初始电导率709μS/cm直至最终电导率为1.5μS/cm，最终得到冰点为-36.2℃燃料电池冷却液。
对比例1
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其组成按重量份计包括乙二醇500份，去离子水500份，过滤后电导率为0.5μS/cm。
对比例2
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其组成按重量份计包括丙二醇500份，去离子水500份，过滤后电导率为0.5μS/cm。
对比例3
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其组成按重量份计包括乙醇500份，去离子水500份，过滤后电导率为0.5μS/cm。
对比例4
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其制备方法与实施例7相同，区别仅在于：以乙二醇替代N,N,N-三甲基甘氨酸，过滤后电导率为1.5μS/cm。
对比例5
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其制备方法与实施例7相同，区别仅在于：以丙二醇替代N,N,N-三甲基甘氨酸，过滤后电导率为1.5μS/cm。
对比例6
本对比例提供一种燃料电池冷却液，其制备方法与实施例7相同，区别仅在于：采用漂莱特去离子树脂S930代替罗门哈斯AMBERJET UP6040离子交换树脂。
本试验例针对实施例1～12制得的燃料电池冷却液和对比例1～6制得的冷却液进行性能测试。防冻性能采用SH/T 0090进行测试；电导率采用GB 6682 7.2测试；离子抑制性能按照SH/T 0085规定中的铝、钢、黄铜金属试片和金属试片清洗方法进行测试，金属试片浸没在溶液中，但不形成电偶对，测试温度升高到150℃，试验周期为168h，测试样品的金属腐蚀情况，反映金属离子抑制能力。质子膜兼容性能采用GB/T 20042.3质子传导率测试，其中按照规定方法测试前，质子膜须浸泡在80℃±2℃的冷却液中1小时，质子传导率下降原值5%以上为不合格，下降原值≤5%为合格。具体测试结果如表1所示。
表1 实施例1～12和对比例1～6的燃料电池冷却液性能测试结果
综上，本发明的燃料电池冷却液具有优异的防冻性能、质子膜兼容性能、低电导率和金属离子抑制能力。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种燃料电池冷却液，其特征在于，包括N,N,N-三甲基甘氨酸和水组成，电导率为0μS/cm ~5μS/cm。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却液，其特征在于，包括N,N,N-三甲基甘氨酸、水、非离子缓蚀剂组成，电导率为0μS/cm ~5μS/cm。
3.根据权利要求1-2所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述N,N,N-三甲基甘氨酸和水质量比为1:90~60:40，优选地N,N,N-三甲基甘氨酸和水质量比为20:80~50:50。
4.根据权利要求1-3所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述非离子缓蚀剂为酯类化合物、唑类化合物、酰胺类化合物一种或多种，其含量是N,N,N-三甲基甘氨酸和水构成基液的≯2%。
5.根据权利要求1-4所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述非离子缓蚀剂为糊精、磷酸酯、硼酸酯、甲基苯并三氮唑、苯骈三氮唑及其衍生物、碳酸酰胺的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述糊精相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.2%；所述甲基苯并三氮唑相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤1.0%；所述硼酸酯相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.1%；所述磷酸酯相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为0.002%-0.2%；所述碳酸酰胺相对于N,N,N-三甲基甘氨酸和水的含量为≤0.01%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料电池冷却液，其特征在于，所述去离子水的电阻率不小于18 MΩ·cm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池冷却液，其特征在于，包括如下重量份的组分：
或，
或，
或，
或，
或，
或，
或，
或，
或，
或，
或，
9.根据权利要求1-8任一项所述的燃料电池冷却液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将所述N,N,N-三甲基甘氨酸和去离子水基液中在30℃-40℃混合，得到完全溶解的溶液；
2）在40℃下将所述所述唑类化合物完全溶解于1）中所的溶液中，然后再加入规定量酯类化合物、糊精等一种或多种非离子缓蚀剂，得到完全溶解的溶液；
3）经过超精滤装置去除杂质后，经过罗门哈斯AMBERJET UP6040离子交换树脂，直至形成电导率为0μS/cm~5μS/cm，得到所述的燃料电池冷却液。
10.根据权利要求1-9任一项所述燃料电池冷却液应用于氢燃料电池的冷却液温控系统，优选地应用于氢燃料电池交换膜为质子交换膜的温控系统，更优选地燃料电池质子交换膜为带有磺酸基团的温控系统，进一步更为优选地是燃料电池质子交换为全氟磺酸质子交换膜的温控系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111566086.0A CN114214044A (zh) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111566086.0A CN114214044A (zh) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114214044A true CN114214044A (zh) | 2022-03-22 |
Family
ID=80704470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111566086.0A Pending CN114214044A (zh) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114214044A (zh) |
-
2021
- 2021-12-21 CN CN202111566086.0A patent/CN114214044A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7344655B1 (en) | Coolant, method of enclosing coolant, and cooling system | |
| CN111218259B (zh) | 一种新能源汽车动力电池冷却液及其制备方法 | |
| EP1116296B1 (en) | Antifreeze cooling subsystem | |
| RU2315797C2 (ru) | Композиция концентрата охлаждающей жидкости топливного элемента | |
| EP1476524B1 (en) | Heat transfer compositions with high electrical resistance for fuel cell assemblies | |
| AU2002346913A1 (en) | Corrosion inhibiting compositions and methods for fuel cell coolant systems | |
| JP2014203739A (ja) | 燃料電池用冷却液 | |
| KR20130032591A (ko) | 하이드로퀴논 또는 퀴놀린을 포함하는 연료전지 냉각액 조성물 | |
| CN1926706A (zh) | 燃料电池用冷却液组合物 | |
| CN113214803B (zh) | 一种新能源汽车用介电冷却液及其制备方法 | |
| CN114214044A (zh) | 一种燃料电池冷却液及其制备方法和应用 | |
| CN111732938A (zh) | 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 | |
| CN113429945A (zh) | 一种燃料电池冷却液及其制备方法 | |
| CN111748324A (zh) | 一种金属双极板燃料电池防冻液、制备方法及应用 | |
| CN1802765A (zh) | 用于燃料电池的冷却剂组合物 | |
| CN114574276A (zh) | 一种电绝缘介质组合物及其制备方法与应用 | |
| CN115820220B (zh) | 一种燃料电池用防冻冷却液及其制备方法 | |
| CN114464930B (zh) | 一种新能源汽车动力电池冷却液、制备方法及应用 | |
| CN115820218A (zh) | 一种锂离子电池用防爆冷却液及防爆性能测试方法 | |
| CN113593908B (zh) | 铝电解电容器电解液、其制备方法及铝电解电容器 | |
| US20230167348A1 (en) | Low current heat transfer fluid for safer electrical applications | |
| EP4442788A1 (en) | A coolant composition, an apparatus containing the same, and a method of cooling an apparatus using the same | |
| CN116463632B (zh) | 一种氢燃料电池冷却液缓蚀复合剂及其制备方法与应用 | |
| CN118496820A (zh) | 用于电池冷却液的组合物与电池冷却液及其制备方法 | |
| CN114686182A (zh) | 一种新能源汽车环保型冷却液的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230411 Address after: No. 1666, Ningxi Road, High tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Applicant after: Hefei Huaqing High tech Surface Technology Co.,Ltd. Address before: 102500 No. 26, Yanshan dongliushui Road, Fangshan District, Beijing Applicant before: Beijing dark blue liquid cooling technology Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |