CN1802765A - 用于燃料电池的冷却剂组合物 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料电池单元的冷却剂组合物，含有至少一种分子内有不饱和键的脂肪醇，每个分子有2到20个碳原子。冷却剂组合物保持冷却剂的电导率在10μs/cm或更低，而且保持电导率的波动在0μs/cm到10μs/cm的范围内。

Description

用于燃料电池的冷却剂组合物
技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池的冷却剂组合物，且特别涉及用于汽车的该冷却剂组合物。特别地，本发明涉及一种可提供优质的防冻性能，以及可长时间保持足够低的冷却剂电导率的冷却剂组合物。
背景技术
通常，产生电能的燃料电池单元设置有大量堆叠的燃料电池。在产生能量时，会从燃料电池产生热量。为了冷却燃料电池，要在每隔几个燃料电池之间***冷却盘。
在每个冷却盘中设置冷却剂的流动通道，以便冷却该燃料电池单元。
用于燃料电池单元的冷却剂在燃料电池堆内循环，并冷却该燃料电池。如果冷却剂的电导率“高”，则在燃料电池内产生的电流就会部分流入冷却剂，导致燃料电池单元内电能的损失。
传统地，使用具有非常低的电导率及高的电绝缘性的纯水作为燃料电池单元的冷却剂。
在间歇使用燃料电池***的情况下，比如：用于汽车的燃料电池***，当不使用时，冷却剂的温度会降到环境温度。当环境温度降到低于凝固点以下时，纯水冷却剂就会凝固，这可能导致冷却盘的物理损坏。燃料电池***的电池性能也将恶化。
因此，要求用于燃料电池***的冷却剂具有低的电导率及好的抗冻性，特别是对于汽车的燃料电池***。
为用于保持冷却剂的低电导率，已提出含有水-二元醇混合物及胺基碱添加剂的基础成分的冷却剂组合物，(见日本未审专利公开2001-164244)。
该二元醇在使用时可能被氧化，生成离子物质。该离子物质会提高冷却剂的电导率。
燃料电池***的冷却剂通道上通常要设置离子交换剂或离子交换树脂以除去该离子物质。
然而，由于离子交换剂在除去离子物质时会被“消耗”，所以随着时间的延长，离子交换剂的能力会恶化。
因此，本发明的目的是提供一种混入用于燃料电池单元的抗冻的冷却剂组合物，通过抑制冷却剂中离子物质的产生，以长时间保持冷却剂的低电导率。
发明内容
随后，详细描述按照本发明的用于燃料电池的冷却剂组合物。本发明的冷却剂的特征在于含有至少一种在其分子中有不饱和键的脂肪醇。该冷却剂组合物的基础成分具有低电导率及抗冻的性能。优选地，该基础成分含有至少一种选自水、二元醇、饱和醇及二元醇醚组成的组中的成分。
二元醇可以是1，2-亚乙基二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇及己二醇。
饱和醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇及辛醇。
二元醇醚可以是聚亚氧烷基乙二醇烷基醚，例如：亚乙基二醇一甲基醚、二甘醇一甲基醚、三甘醇一甲基醚、四甘醇一甲基醚、亚乙基二醇一乙基醚、二甘醇一乙基醚、三甘醇一乙基醚、四甘醇一乙基醚、亚乙基二醇一丁基醚、二甘醇一丁基醚、三甘醇一丁基醚、四甘醇一丁基醚。
脂肪醇的分子内含有不饱和键，并且保持低电导率。按照本发明的冷却剂的电导率保持在10μs/cm或更低，并且在长期使用时，冷却剂的电导率波动保持在0μs/cm到10μs/cm的范围内。
在冷却***内使用的离子交换剂不容易除去本发明的脂肪醇，并且本发明的脂肪醇可长时间保持冷却剂的低电导率。由于它们没有被离子交换剂除去，所以按照本发明的脂肪醇的预期功效会长期保持，而不损失离子交换的能力。
优选地，每分子的脂肪醇含有2到20个碳原子。脂肪醇可以选自：烯丙基醇、2-丁烯-1-醇、3-丁烯-1-醇、1-丁烯-3-醇、2-甲基-2-丙烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、1-戊烯-3-醇、2-戊烯-1-醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇、3-甲基-2-丁烯-1-醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、2-己烯-1-醇、3-己烯-1-醇、4-己烯-1-醇、5-己烯-1-醇、1-己烯-3-醇、6-庚烯-1-醇、2-庚烯-1-醇、4-庚烯-1-醇、7-辛烯-1-醇、2-辛烯-1-醇、3-辛烯-1-醇、5-辛烯-1-醇、3-辛烯-2-醇、1-辛烯-3-醇、2-壬烯-1-醇、3-壬烯-1-醇、6-壬烯-1-醇、8-壬烯-1-醇、1-壬烯-3-醇、2-癸烯-1-醇、4-癸烯-1-醇、9-癸烯-1-醇、3，7-二甲基-6-辛烯-3-醇、2-十一烯-1-醇、10-十一烯-1-醇、2-十二烯-1-醇、2-丙炔-1-醇、2-丁炔-1-醇、1-丁炔-3-醇、3-丁炔-1-醇、1-戊炔-3-醇、2-戊炔-1-醇、3-戊炔-1-醇、4-戊炔-1-醇、4-戊炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3醇、1-己炔-3-醇、3-己炔-1-醇、5-己炔-3-醇、2-己炔-1-醇、5-己炔-1-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、2-环己烯-1-醇、2，4-己二烯-1-醇、1-庚炔-3-醇、2-庚炔-1-醇、3-庚炔-1-醇、4-庚炔-2-醇、5-庚炔-3-醇、5-甲基-1-己炔-3-醇、3，4-二甲基-1-戊炔-3-醇、3-乙基-1-戊炔-3-醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-辛炔-1-醇、1-辛炔-3-醇、2，7-辛二烯醇、3，6-二甲基-1-庚炔-3-醇、3-乙基-1-庚炔-3-醇、3-壬炔-1-醇、2，6-壬二烯-1-醇、3，6-壬二烯-1-醇、1-环己基-2-丁烯-1-醇、2-癸炔-1-醇、3-癸炔-1-醇、2，4-癸二烯-1-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇、10-十一炔-1-醇、2，4-十一碳二烯-1-醇、2，4-十二碳二烯-1-醇、3-甲基-1-戊烯-4-炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、2-丁烯-1，4-二醇、2-丁炔-1，4-二醇、3-丁烯-1，2-二醇、2-亚甲基-1，3-丙二醇、7-辛烯-1，2-二醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、3-戊烯-2-醇、4-戊烯-2-醇、2-甲基-3-丁烯-1-醇、5-己烯-2-醇、3-甲基-1-戊烯-3-醇、4-甲基-3-戊烯-1-醇、4-甲基-2-环己烯-1-醇、5-癸烯-1-醇、3，7-二甲基-6-辛烯-3-醇、1，4-戊二烯-3-醇、1，5-己二烯-3-醇、1，6-庚二烯-4-醇、2-甲基-3-己炔-2-醇、1-乙炔基-1-环戊醇、10-十一炔-1-醇、1，5-己二烯-3，4-二醇、以及3，5-环己二烯-1，2-二醇。
理想地，相对100重量份的基础成分，所包含的脂肪醇的范围从0.01重量份到15重量份。在该范围之外，不会得到令人满意的结果或造成浪费。
此外，本发明的冷却剂组合物还可以包含防沫剂、着色剂等。传统已知的防锈剂，例如：也可以加入钼酸盐、钨酸盐、硫酸盐、硝酸盐、和/或苯甲酸盐，加入量以不增加本发明冷却剂的电导率为准。
实施例及对比例
此后，通过本发明的实施例对本发明的冷却剂组合物进行描述。表1示出本发明的实施例1到3及对比例1到3的各个组份。实施例1由1，2-亚乙基二醇、3-丁烯-1-醇(不饱和脂肪醇)、以及去离子水组成。实施例2由1，2-亚乙基二醇、4-戊烯-1-醇(不饱和脂肪醇)以及去离子水组成。实施例3由1，2-亚乙基二醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇(不饱和脂肪醇)以及去离子水组成。对比例1由1，2-亚乙基二醇以及去离子水组成。对比例2由1，2-亚乙基二醇、1-丁醇(饱和脂肪醇)、以及离子交换水组成。对比例3由1，2-亚乙基二醇、1-戊醇(饱和脂肪醇)、以及去离子水组成。
表1                                                                             (重量份)
项目 实施例1 实施例2 实施例3 比对例1 对比例2 对比例3
1，2-亚乙基二醇   50   50   50  50   50   50
  水   50   50   50  50   50   50
3-丁烯-1-醇   0.5   -   -  -   -   -
  4-戊烯-1-醇   -   0.5   -  -   -   -
1-丁醇 - - - - 0.5 -
1-戊醇 - - - - - 0.5
  2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇   -   -   0.5  -   -   -
在对每个实施例及对比例氧化处理之后，测量其电导率。结果示于表2中。每个样品的氧化处理是在100℃下超过168小时进行的。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 比对例1 对比例2 对比例3
  最初的电导率(μS/cm) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3
  氧化之后的电导率(μS/cm) 9.5 4.4 2.9 42.6 43.9 39.6
如表2所示，每个实施例1到3与对比例1到3的最初的电导率为0.3μS/cm或更低，而对比例1到3在氧化之后的每个电导率非常高(对比例1是42.6，对比例2是43.9，对比例3是39.6)。相反，实施例1到3在氧化之后的电导率均保持在0μS/cm到9.5μS/cm的范围内(实施例1是9.5，实施例2是4.4，
实施例3是2.9)。
发明有益效果
在本发明的冷却剂组合物中含有分子内有不饱和键的脂肪醇，以防止冷却剂基础成分的氧化导致离子物质的产生，另外，还可以在长时间保持冷却剂的低电导率。另外，本发明的冷却剂组合物内的脂肪醇不容易被冷却***内的离子交换剂除去，因此会延长离子交换剂的效力的持续时间。

Claims (7)

1、一种用于燃料电池单元的冷却剂组合物，其特征在于，其中含有至少一种分子内有不饱和键的脂肪醇。
2、根据权利要求1所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述至少一种脂肪醇的每分子的碳原子数为2到20。
3、根据权利要求2所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述至少一种脂肪醇选自由：烯丙基醇、2-丁烯-1-醇、3-丁烯-1-醇、1-丁烯-3-醇、2-甲基-2-丙烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、1-戊烯-3-醇、2-戊烯-1-醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇、3-甲基-2-丁烯-1-醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、2-己烯-1-醇、3-己烯-1-醇、4-己烯-1-醇、5-己烯-1-醇、1-己烯-3-醇、6-庚烯-1-醇、2-庚烯-1-醇、4-庚烯-1-醇、7-辛烯-1-醇、2-辛烯-1-醇、3-辛烯-1-醇、5-辛烯-1-醇、3-辛烯-2-醇、1-辛烯-3-醇、2-壬烯-1-醇、3-壬烯-1-醇、6-壬烯-1-醇、8-壬烯-1-醇、1-壬烯-3-醇、2-癸烯-1-醇、4-癸烯-1-醇、9-癸烯-1-醇、3，7-二甲基-6-辛烯-3-醇、2-十一烯-1-醇、10-十一烯-1-醇、2-十二烯-1-醇、2-丙炔-1-醇、2-丁炔-1-醇、1-丁炔-3-醇、3-丁炔-1-醇、1-戊炔-3-醇、2-戊炔-1-醇、3-戊炔-1-醇、4-戊炔-1-醇、4-戊炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3醇、1-己炔-3-醇、3-己炔-1-醇、5-己炔-3-醇、2-己炔-1-醇、5-己炔-1-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、2-环己烯-1-醇、2，4-己二烯-1-醇、1-庚炔-3-醇、2-庚炔-1-醇、3-庚炔-1-醇、4-庚炔-2-醇、5-庚炔-3-醇、5-甲基-1-己炔-3-醇、3，4-二甲基-1-戊炔-3-醇、3-乙基-1-戊炔-3-醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇、3-辛炔-1-醇、1-辛炔-3-醇、2，7-辛二烯醇、3，6-二甲基-1-庚炔-3-醇、3-乙基-1-庚炔-3-醇、3-壬炔-1-醇、2，6-壬二烯-1-醇、3，6-壬二烯-1-醇、1-环己基-2-丁烯-1-醇、2-癸炔-1-醇、3-癸炔-1-醇、2，4-癸二烯-1-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇、10-十一炔-1-醇、2，4-十一碳二烯-1-醇、2，4-十二碳二烯-1-醇、3-甲基-1-戊烯-4-炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、2-丁烯-1，4-二醇、2-丁炔-1，4-二醇、3-丁烯-1，2-二醇、2-亚甲基-1，3-丙二醇、7-辛烯-1，2-二醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、3-戊烯-2-醇、4-戊烯-2-醇、2-甲基-3-丁烯-1-醇、5-己烯-2-醇、3-甲基-1-戊烯-3-醇、4-甲基-3-戊烯-1-醇、4-甲基-2-环己烯-1-醇、5-癸烯-1-醇、3，7-二甲基-6-辛烯-3-醇、1，4-戊二烯-3-醇、1，5-己二烯-3-醇、1，6-庚二烯-4-醇、2-甲基-3-己炔-2-醇、1-乙炔基-1-环戊醇、10-十一炔-1-醇、1，5-己二烯-3，4-二醇、以及3，5-环己二烯-1，2-二醇组成的组，及其中任何组合。
4、根据权利要求1所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述冷却剂组合物包括选自由水、二元醇、饱和醇及二元醇醚组成的组、以及其中任何组合的基础成分。
5、根据权利要求1所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述冷却剂组合物内相对100重量份的基础成分，含有从0.01重量份到15重量份的所述至少一种脂肪醇。
6、根据权利要求1所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述至少一种脂肪醇保持含有冷却剂组合物的冷却剂的电导率在10μS/cm或更低。
7、根据权利要求1至6任一权利要求所述的冷却剂组合物，其特征在于，所述至少一种脂肪醇保持含有冷却剂组合物的冷却剂的电导率的波动范围从0μs/cm到10μs/cm。
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