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| 燃料电池的低电导率超长效有机型防冻冷却液制作方法 防冻冷却液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要用于液冷式发动机冷却系统，防冻冷却液具有冬天防冻、夏天防沸和全年防水垢的性能。防冻冷却液是由不同物质混合而成的，可以用于降低冰点、高效换热并能防止金属腐蚀。防冻冷却液的主要成分通常由防冻剂和缓蚀剂组成。目前，市场上使用的防冻液主要分为醇类、无机类和多糖类等，其中醇类使用最多，醇类中使用的大部分是乙二醇的水基型防冻液；防冻液中的缓蚀剂主要采用硅酸盐、磷酸盐或有机羧酸，该防冻液用于燃油发动机冷却系统是很好的选择。 随着新能源汽车的普及，燃料电池以其高能量转换率、零污染排放等优点，未来将被广泛应用于汽车动力和储能领域。在氢燃料电池系统中，任何与膜电极有直接或间接接触的流体，都不应含有对膜电极造成潜在危害的离子，所以氢燃料电池发动机冷却液需要经去离子器进行处理；氢燃料电池发动机冷却液也需要降温处理。 燃料电池的工作特性要求其防冻冷却液必须具备低电导率(10μs/cm以下)、离子浓度低、耐高和低温的特点，这对防冻液提出了较高的要求。现有技术中的有机型防冻冷却液，用于燃油发动机冷却系统是很好的选择，但不能满足燃料电池的冷却系统的要求。有机型防冻液防腐蚀机理是利用有机物，例如乙二醇，在金属表面吸附成膜，起到隔离、防护的作用，然而其不足之处在于：防冻冷却液在使用过程中，乙二醇与氧气接触，生成乙二酸，防冻液的组份变化，其pH值变成酸性，酸性环境下冷却系统的管道等金属部件被腐蚀，发生脱附反应，防冻液中产生大量金属离子，造成溶液电导率的急剧升高，电导率增加到120μs/cm以上，影响燃料电池的质子交换；乙二醇被氧化后，导致防冻液的冰点升高、沸点降低，影响防冻液的防冻、防沸性能。目前燃料电池防冻冷却液主要还是以进口为主，价格普遍较高，交货周期长。为此，急待开发一种新型的燃料电池防冻冷却液用于电池行业，来满足日益增长的市场需求。 燃料电池防冻冷却液，可适合于燃料电池冷却系统、风电装置冷却系统等质子交换膜燃料系统，有效的克服了普通冷却液超高电导率的缺点。极低的电导率及优异的防腐蚀性能使其广泛应用于电动汽车、风力发电、精密光学和医疗设备等系统中。 燃料电池防冻冷却液选择非离子型防腐蚀缓蚀剂，拥有良好的稳定性、长效的超低电导率有效的确保了电池系统及驾驶者的绝对安全。同时拥有优异的防腐蚀性能，针对不锈钢、钛合金、铝、紫铜、黄铜、石墨、聚四氟乙烯、聚乙烯等有良好的保护作用。 产品使用体系所有氢燃料电池电动车及其他能源设备，精密电子元件散热系统，光学及医疗器械散热系统，大型中央处理器散热系统，其他对导电性能有要求的散热系统。 产品描述：该系列产品是采用乙二醇、非离子抑制复合剂和高纯水等精制而成的低电导率型冷却液。外观为无色液体。该系列冷却液是预稀释型冷却液，直接使用。冰点可以定制，冰点范围为-60℃～-10℃。使用温度范围：-55℃~120℃。 应用场景：适用于石墨堆或金属电堆的燃料电池（PFMFC）冷却系统。 特点与用法：非离子金属抑制剂确保长周期的低电导率；优异的非金属材料兼容性，延长非金属件的使用寿命；长周期缓蚀保护，明显抑制铝、铜、不锈钢等金属材料的离子析出；使用周期长，长时间保护氢燃料电池冷却系统；易生物降解，对人体和生物低毒，环境友好。 技术简介： 1、新型绿色长效燃料电池防冻冷却液制备方法 防冻冷却液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要用于液冷式发动机冷却系统，具有防冻、防水垢、防腐蚀等优良性能。随着新能源汽车的普及，燃料电池以其高能量转换率、零污染排放等优点，未来将被广泛应用于汽车动力和储能领域，考虑到燃料电池工作条件的特殊性，其防冻液必须具备电导率低(<5μS/cm)、呈现弱碱性、离子浓度低、冰点低等特点，还要具有良好的金属防腐性、抗氧化性、防结垢性，使用寿命要长等综合性能，同时要对环境污染小或不污染环境。 为了更好地适应未来的发展需求使汽车防冻液朝着节能、环保、绿色、健康等多功能方向发展。各国对此都做了大量的研究，不断推出配方专利和优良的防冻液商品。防冻液是从上世纪二十年代以后从发达国家开始普及的，经过不断的发展和变化，现阶段发达国家汽车防冻液的普及率已达100％，相比国外一些发达国家，我国汽车防冻液研究起步较晚，自20世纪80年代才开始研发汽车防冻液，所以普及率相对较低，且国内大多数企业的产品水平停留在照搬或仿制国外配方上，部分产品组分中的防腐剂还含有硼酸盐、亚硝酸盐、胺盐等，对硼酸的铝腐蚀性和致癌物生成的危害缺乏认识。虽然现阶段“四无”发动机防冻液即无磷、无胺、无亚硝酸盐、无硼酸盐的开发已取得积极进展，但与发达国家相比仍差距较大。 目前在国内外发动机市场上出售的防冻液主要分为醇类、无机类和多糖类等，其中醇类使用最多，且大部分是乙二醇的水基型防冻液。防冻液中的缓蚀剂主要采用硅酸盐、磷酸盐或有机羧酸。一方面造成严重的环境污染，另一方面磷酸盐、硼酸盐在传热状态下对铝金属化材料有一定的腐蚀作用，造成溶液电导率急剧升高，影响燃料电池的质子交换以及防冻防沸性能。为此，亟待开发一种新型高效绿色的防冻液用于燃料电池行业，来满足日益增长的市场需求。 针对现阶段防冻液的发展现状及其缺陷，本技术提供一种超长效燃料电池用防冻冷却液及其制备方法，能够使得防冻液具有电导率低(<5μS/cm)、防冻和防腐蚀性能良好，且成本低廉，制备工艺简单，便于推广到市场中。本技术提出以乙二醇和去离子水为基础液，同时以丙酮、D-山梨醇、苯并三氮唑、DMSO和三乙醇胺为添加剂，可以取得具有低电导率、且防冻、防腐蚀性能优异的燃料电池防冻液，并应用于新型燃料电池汽车，其中丙酮和DMSO对降低电导率具有协同增效作用。通过本技术的实施，可为新型高效绿色燃料电池防冻液的配方设计及其工业应用提供理论基础和数据，以便更好的满足燃料电池冷却系统对防冻液的要求。 本新型绿色长效燃料电池防冻冷却液的制备方法，步骤如下：先将乙二醇和去离子水预先混合，超声3～5min，然后再依次加入丙酮，研磨后的D-山梨醇、甲基苯并三氮唑，DMSO和三乙醇胺，继续超声10～30min后形成均匀混合液，即获得所述燃料电池防冻冷却液。 本技术的优点为：本技术采用了新型的非离子剂配方，该防冻液可以长时间的保持低的电导率，整体达到了燃料电池的使用需求。所述防冻液中含有作为冷却剂的乙二醇，作为降低冰点的二甲基亚砜(DMSO)；作为增大溶解度同时降低电导率的丙酮；作为消泡剂的D-山梨醇，以有效防止在运行过程中起泡而使散热效果下降；作为抗氧化剂抑制酸性腐蚀的三乙醇胺和作为金属缓蚀剂的甲基苯并三氮唑，以有效抑制金属腐蚀，增长使用寿命。其中丙酮和DMSO由于结构相似性对降低电导率具有协同增效作用，可以使防冻液电导率降低6～10％。 2、低电导率氢燃料电池冷却液配方 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。燃料电池是一种基于电化学的发电装置，可以直接高效的将化学能转化为电能。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。 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。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。 燃料电池冷却系统中主要含有的金属材料有紫铜、黄铜、钢和铝。尽管乙二醇冷却液的腐蚀性较低，但在长期使用过程中接触水-乙二醇混合液易发生腐蚀现象，造成金属离子析出，导致冷却液电导率上升，同时冷却管道的腐蚀也会削弱冷却系统的稳定性，存在一定安全隐患，这些材料的使用对冷却液的腐蚀抑制性能和兼容性也提出新的要求。 本氢燃料电池冷却液具有低电导率，金属腐蚀抑制性能良好并且高温性质稳定。通过电化学工作站结合传统化学腐蚀的方法，快速考察得到燃料电池冷却液的金属缓蚀剂与金属螯合剂/稳定剂的组合，复合添加剂对金属的缓蚀效率明显提高，发生了协同缓蚀作用。同时，本燃料电池冷却液在高温耐久试验中，电导率和PH保持稳定。另外，本低电导率燃料电池系统专用冷却液与现有产品相比，电导率小于0.50μS/cm，PH和储备碱度更高，且具有更优异的钢、铝金属腐蚀抑制性能。 3、燃料电池冷却液（适用于低温环境）配方 燃料电池冷却系统与传统发动机冷却系统不同，冷却液需流经燃料电池电堆的双极板冷却流道，再经管路流向风冷装置，其特殊使用环境对冷却液提出极低电导率的要求，而随着近年来对燃料电池功率密度的要求，双极板材质也逐渐发展为更薄更紧凑的金属材质，而且风冷装置一般均为金属材质，即便这些部件经过钝化防腐处理，但是在长时间的氧化还原环境中普通的冷却液也难以满足燃料电池的安全要求。 常温环境中一般采用超纯水作为冷却介质，但是不适用于低温环境中，此外超纯水在使用过程中也会吸附技术部件释放的阳离子导致电导率上升，影响燃料电池的性能甚至造成安全事故。 本燃料电池冷却液适用于低温环境，以解决相关技术中冷却液处于氧化还原环境中，乙二醇中混有的醛、酮类物质极易被氧化为酸类物质，加速金属部件的腐蚀，并导致金属离子溶解到冷却液中，从而导致电导率升高，直接影响冷却液的寿命的问题。 本燃料电池冷却液的适用的环境温度为：-40℃ -80℃，在-40℃下冷却液未凝结；且在60-70℃下，冷却液在经过长达2500小时的耐久试验，其电导率不超过4μS/m，并具有良好的稳定性。因此本冷却液不仅可以在低温环境中不凝结，也在能高温环境长时间运行中，保持低电导率，以保证燃料电池低温下安全高效运转，提高冷却液的使用寿命。 4、新能源汽车动力电池冷却液制备方法 新能源汽车主要依靠驱动电机将动力电池储存的电能转化为车轮行进的动能从而驱使车辆运行，动力电池由于需要大功率充放电，在使用过程产生大量的热量，为了保证动力电池具有稳定的性能，保证其使用寿命，需要对动力电池进行冷却。 动力电池的冷却性能的好坏直接影响电池的效率，同时也会影响到电池寿命和使用安全。动力电池的冷却目前主要分为风冷和液冷两大类：风冷又分为自然对流、自然风强制对流和空调冷风强制对流；液冷分为冷却液冷却和制冷剂冷却。 现有的冷却液多采用无机盐配方，或是有机酸/无机盐混合型配方，具有极高的电导率，通常在2000 μs/cm以上；在动力电池冷却系统中使用传统的高导电性冷却液，可能会因漏电引起触电危险；因此，需要提供低电导性的冷却液，通常其电导率应该控制在20μs/cm以下。 除了低电导性，应用于新能源汽车动力电池的冷却液还应对冷却系统的各种金属及非金属材料具有保护作用，防止发生腐蚀、泄露，同时冷却液还应具有良好的防结垢、防冻等特性。 本新能源汽车动力电池冷却液与现有技术的冷却液相比，不含无机盐，复配有机特效缓蚀剂，使本动力电池冷却液具有优异的金属防腐蚀作用，同时具有长效的极低的电导率，满足新能源汽车动力电池冷却系统对冷却液的冷却、防腐、绝缘、长效等要求。 特点：具有高效的热导性、优异的金属腐蚀保护性能，保护动力电池等带电设备的安全运行，防止意外渗漏产生的漏电危险；具有超长使用寿命，更换周期可达到10年或者20万公里；优异的环保性能，不含亚硝酸盐、胺盐、磷酸盐、硼酸盐及硅酸盐等物质，符合欧盟RoHS法规要求。 应用场景：适用于电动汽车动力电池、电机及电控的温控系统的防冻、冷却和恒温保护。 5、新能源汽车动力电池冷却液制备方法及应用 动力电池由于需要大功率充放电，在使用过程产生大量的热量，为了保证动力电池具有稳定的性能，保证其使用寿命，需要对动力电池进行冷却。当前电动汽车散热方式按电池被冷却方式的不同，常分为液体冷却、相变材料冷却及空气冷却。液体冷却是较为常用的一种液体冷却方式，直接冷却是把电池直接浸没在冷却液中，实际运用中矿物油可做直接接触传热介质，利用其为绝缘电介质的性质，避免电池发生短路；间接接触是把液体灌注到条状管式装置或者散热夹套中，间接接触中水和防冻液都为常用的传热介质。 现有的冷却液多采用无机盐配方，或是有机酸/无机盐混合型配方，具有极高的电导率，通常在2000μs/cm以上；在动力电池冷却系统中使用传统的高导电性冷却液，可能会因漏电引起触电危险。 本技术的目的在于提供一种新能源汽车动力电池冷却液，本技术具有宽温域，金属腐蚀缓慢。 燃料电池防冻冷却液配方新能源汽车动力电池冷却液技术资料费320元，含技术配方、生产工艺等。 |