JP6986825B2 - 燃料電池用冷却液収容容器及び燃料電池用冷却液の保管方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池用冷却液収容容器及びそれを用いた燃料電池用冷却液の保管方法に関する。より詳細には、保管後の燃料電池用冷却液の電気伝導率の上昇が小さく、初期の電気伝導率を維持することができる燃料電池用冷却液収容容器及びそれを用いた燃料電池用冷却液の保管方法に関する。

燃料電池は、一般に発電単位である単セルを多数積層した構造のスタックとして構成されている。発電時にはスタックから熱が発生するので、このスタックを冷却するために数セル毎に冷却板が挿入されている。この冷却板内部には冷却液通路が形成されており、この通路を冷却液が流れることにより、スタックが冷却される。

燃料電池用冷却液（以下、単に「冷却液」という。）は、発電を実行しているスタック内を循環してスタックを冷却する。よって、冷却液の電気伝導率が高いと、スタックで生じた電気が冷却液側へと流れて電気を損失し、当該燃料電池における発電力を低下させる。そこで、従来の冷却液には導電率が低い、換言すれば電気絶縁性が高い純水が使用されている。また、冷却液には通常、凍結防止のためのグリコール類又はアルコール類が添加されている。このような水系の冷却液を運搬及び保管する場合、金属製容器では錆が生じるおそれがある。この弊害を避けるため、従来、冷却液は、ポリエチレン等の樹脂製容器に収容して運搬及び保管されていた。

冷却液の製造から使用までの期間は状況によって様々である。例えば、燃料電池搭載車のディーラー及び自動車修理工場では、必要に応じて冷却液の補充が行われることから、冷却液がストックされている。このような所では、冷却液の購入から補充までの期間が長くなることもあり、その結果、冷却液の保管が長期間に及ぶことがある。一方、燃料電池搭載車等の製造現場では、通常、冷却液は短期間のうちに使用される。しかし、コスト等の観点から、冷却液の長期保管が可能であることが望ましい。

本発明者らは、冷却液の保管後の性質について研究する過程で、保管中に冷却液の電気伝導率が高くなる現象が認められることを新たに確認した。その結果、本発明者らは、冷却液の長期保管により、冷却液の電気伝導率の上昇に起因して燃料電池における発電力が低下するおそれがあるという技術的課題があることを新たに見出した。

本発明者らは、この技術的課題に着目して鋭意研究を重ねた結果、特定の構成の容器を用いることにより、保管後の冷却液の電気伝導率の上昇を抑制することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、保管後の冷却液の電気伝導率の上昇が小さく、初期の電気伝導率を維持することができる冷却液収容容器及びそれを用いた冷却液の保管方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、樹脂で構成される内層と、該内層の外側表面に設けられた金属層と、を有する冷却液収容容器及びそれを用いた冷却液の保存方法をその要旨とする。

本発明の冷却液収容容器及び冷却液の保存方法によれば、保管後の冷却液の電気伝導率の上昇を抑制することにより、かかる冷却液を使用した燃料電池の発電力の低下を抑制することができる。

本発明の容器の一例を示す図である。 本発明の容器の一例を示す図である。 本発明の容器の一例を示す図である。 本発明の容器の一例を示す図である。 本発明の容器の一例を示す図である。

以下、本発明の冷却液収容容器及び冷却液の保存方法を更に詳しく説明する。尚、上記のように、本明細書において、特段の記載がない限り、「冷却液」は「燃料電池用冷却液」の意味である。

本発明の冷却液収容容器の一例を図１に示す。本発明の一例の容器１ａは、樹脂で構成される内層１１と、該内層１１の外側表面に設けられた金属層１２と、を有する。

前記内層１１は、容器１の内部に面した層であり、内層表面１１１は、冷却液２と接する。本発明の作用効果を阻害しない限り、前記内層の構造には特に限定はない。前記内層は図１に示すように１層でもよく、図２に示すように２層以上の多層（図２の１１Ａ及び１１Ｂ）で構成されていてもよい。

前記内層を構成する樹脂の種類には特に限定はない。前記樹脂は単独重合体でもよく、共重合体でもよい。前記樹脂として具体的には、例えば、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリスチレン、ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ））、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネートが挙げられる。前記ポリエチレンは、高密度ポリエチレン（比重０．９２〜０．９６、荷重たわみ温度 １３０℃以下。）、低密度ポリエチレン（比重０．９１〜０．９２、荷重たわみ温度１００℃ 以下）超低密度ポリエチレン（比重０．９未満）、直鎖状低密度ポリエチレン（比重０．９４未満）、超高分子量（例えば、分子量が１００万以上）ポリエチレンのいずれでもよい。

前記内層１１は、樹脂材料で構成されるが、本発明の作用効果を阻害しない限り、内層中に他の成分を含んでいてもよい。該他の成分として具体的には、例えば、公知の樹脂添加剤が挙げられる。該樹脂添加剤として具体的には、例えば、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、染料、顔料及び着色剤が挙げられる。

前記内層１１の厚さは、本発明の作用効果を阻害しない限り特に限定はなく、必要に応じて種々の厚さとすることができる。前記内層の厚さは通常、７〜３０μｍである。

前記金属層１２は、該内層１１の外側表面（内側表面１１１の反対側の表面）に設けられた層である。前記金属層を構成する金属の種類には特に限定はない。該金属として具体的には、例えば、アルミニウムが挙げられる。

本発明の作用効果を阻害しない限り、前記金属層の構造には特に限定はない。通常、前記金属層は図１に示すように１層であるが、図３に示すように２層以上の多層（図３の１２Ａ及び１２Ｂ）で構成されていてもよい。また、前記金属層の厚さについても、本発明の作用効果を阻害しない限り特に限定はなく、必要に応じて種々の厚さとすることができる。前記金属層の厚さは通常、７〜２５μｍである。

前記内層１１の外側表面に前記金属層１２を形成する手段には特に限定はない。例えば、前記金属層１１を構成する金属箔を形成し、次いで、これを接着剤又はヒートシール性を有する他の樹脂フィルム等により前記内層に張り合わせてもよい。あるいは、前記内層を構成する樹脂材料（例えば、フィルム状又はシート状の樹脂材料）の表面に、化学蒸着、プラズマ蒸着、スパッタリング等により前記金属層を形成してもよい。

また、前記内層及び金属層の形成と容器の形成の順序にも特に限定はない。前記のように、樹脂材料の一方の表面に金属層を形成した後、これを用いて容器を製造してもよい。あるいは、射出成形又はブロー成形等により、予め樹脂材料から中空容器を製造した後、プラズマ蒸着等により、該中空容器の外側表面に前記金属層を形成してもよい。

本発明の容器は、前記内層及び金属層を有する限り、その具体的構成には特に限定はない。本発明の容器の一例を図１〜図５に示す。

図１に示す容器１ａは、前記内層１１及び前記金属層１２が各１層であり、前記金属層１２が外層（外部環境と接する層）を構成している。

図２に示す容器１ｂは、前記内層１１が多層構造（１１Ａ及び１１Ｂ）である。また、前記金属層１２は１層であり、これが外層を構成している。前記内層１１が多層構造の場合、少なくとも最内層（燃料電池用冷却液と接する層、図２では内層１１Ａに相当する。）を構成する材料が樹脂であり、本発明の作用効果を阻害しない限り、内層を構成する材料には特に限定はない。通常、内層１１を構成する各層は全て樹脂層である。この場合、各樹脂層を構成する樹脂材料にも特に限定はない。該樹脂層は同じ樹脂材料でもよく、異なる樹脂材料でもよい。

図３に示す容器１ｃは、前記金属層１２が多層構造（１２Ａ及び１２Ｂ）である。前記金属層が多層構造である場合、本発明の作用効果を阻害しない限り、各金属層を構成する金属材料には特に限定はない。該金属層は異なる種類の金属層で構成されてもよく、同じ種類の金属層で構成されていてもよい。

図４に示す容器１ｄは、前記内層１１が多層構造（１１Ａ及び１１Ｂ）であり、且つ前記金属層１２が多層構造（１２Ａ及び１２Ｂ）である。前記内層１１及び金属層１２については、容器１Ｂ及び１Ｃに関する説明が妥当する。

図５に示す容器１ｅは、前記金属層１２の外側表面に更に他の外層１３を有する。即ち、本発明の容器は、前記金属層の外側表面に更に他の外層を有していてもよい。該他の外層の材質は、本発明の作用効果を阻害しない限り特に限定はない。該他の外層は通常、樹脂層である。該樹脂層を構成する樹脂として具体的には、例えば、前記内層を構成する樹脂として例示された樹脂が挙げられる。前記内層を構成する樹脂と前記他の外層を構成する樹脂は、同じ樹脂でもよく、異なる樹脂でもよい。前記内層を構成する樹脂と前記他の外層を構成する樹脂の組み合わせとしては、例えば、ポリオレフィン樹脂とポリエステル樹脂の組み合わせが挙げられる。図５に示す容器１ｅにおいて、通常、内層１１がポリエステル樹脂であり、他の外層１３がポリオレフィン樹脂であるが、逆でもよい。

図５（ａ）に示すように、前記他の外層は１層でもよく、あるいは、図５（ｂ）に示すように多層構造（１３Ａ及び１３Ｂ）でもよい。前記他の外層が多層構造である場合、本発明の作用効果を阻害しない限り、各層を構成する材料には特に限定はない。通常、各層は樹脂層であるが、樹脂層と金属層との組み合わせでもよい。

本発明の容器において、前記内層、金属層、及び他の外層が多層構造の場合、各層を一体化する方法には特に限定はない。例えば、多層構造を構成する層を、接着剤又はヒートシール性を有する他の樹脂フィルムにより一体化することができる。この場合、正確には、多層構造を構成する層の間に接着層又はヒートシール性樹脂層が形成されるが、図１〜図５では、このような接着層又はヒートシール性樹脂層の記載を省略している。即ち、図１〜図５で例示した容器には、多層構造の各層の間の少なくともいずれかに、接着層又はヒートシール性樹脂層を有する態様も含まれる。

本発明の容器の大きさには特に限定はない。本発明の容器は用途に応じて種々の大きさにすることができる。

本発明の保管方法は、本発明の容器に冷却液を収容する。本発明の「保管」には、単に冷却液をそのまま（冷却液を冷却液として使用しない態様で）保管する場合（単純保管）だけでなく、冷却液として使用しながら保管する場合（使用保管）の両者を含む。例えば、本発明の容器を、車両搭載用燃料電池と共に車両に搭載し、冷却液を冷却液として使用しながら保管する場合も含む。

本発明の保管方法は、本発明の容器に冷却液を収容する限り、具体的な保管方法及び保管条件には特に限定はない。保管方法及び保管条件は、必要に応じて適宜の方法及び条件を設定することができる。また、前記冷却液の組成にも特に限定はなく、例えば、公知の冷却液を用いることができる。前記冷却液として具体的には、例えば、水（イオン交換水等）、又は水（イオン交換水等）とグリコール類及び／若しくはアルコール類とを含有する冷却液が挙げられる。

本発明の容器及び保管方法は、特許請求の範囲に記載された範囲内で自由に変更することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、実施例に示す形態に限定されない。本発明の実施形態は、目的及び用途等に応じて、本発明の範囲内で種々変更することができる。

実施例１〜２及び比較例の各容器の組成を表１に示す。各容器の容量はいずれも２Ｌである。実施例１の容器は、内層がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１２μｍ、金属層がアルミ箔９μｍ、外層がＯＮＹ（ナイロン）１５μｍ及びＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）１６０μｍで構成されている（最外層がＬＬＤＰＥ）。実施例１の容器は、各層をドライラミネート法により積層して形成した。実施例２の容器は、内層がＰＥＴ１２μｍ、金属層がアルミ、外層がＰＥＴ、ＯＮＹ２５μｍ及びＬＬＤＰＥ１８０μｍで構成されている（最外層がＬＬＤＰＥ。金属層と接しているのがＰＥＴ）。実施例２の容器は、ＰＥＴ上にアルミを蒸着させたアルミ蒸着ＰＥＴを用い（厚さ１２μｍ）、これと外層及び内層を構成する各層をドライラミネート法により積層して形成した。

実施例１〜２及び比較例１の各容器に、燃料電池用冷却液（シーシーアイ株式会社製、エチレングリコール／イオン交換水）を２Ｌ収容した。次いで、温度５０℃の条件で該冷却液を保存し、１６８、３３６、５０４及び６７２時間後の電気伝導率（μＳ／ｃｍ）を導電率計ＥＳ−１２（株式会社堀場製作所製）により測定した。その結果を表１に示す。

表１より、従来の樹脂製容器（比較例）で保管された冷却液は、保管中に電気伝導率が上昇していることが分かる。特に保管から１６８時間（７日間）の時点で既に電気伝導率が初期の４倍程度の上昇し、６７２時間（２８日間）の時点で初期の８倍まで上昇している。一方、本発明の容器に含まれる実施例１及び２の容器で保存された冷却液は、保管から６７２時間（２８日間）の時点でも依然として初期の電気伝導率を維持している。よって、本発明の容器は、保管中の冷却液の電気伝導率の上昇抑制効果に著しく優れており、冷却液の保存に好適であることが分かる。

１ａ〜１ｅ；燃料電池用冷却液収容容器、１１；内層、１１１；内層表面、１２；金属層、１３；他の外層、２；燃料電池用冷却液。

Claims (4)

1. 樹脂で構成される厚さが７〜３０μｍの内層、及び該内層の外側表面に設けられた厚さが７〜２５μｍの金属層を有する燃料電池用冷却液収容容器に燃料電池用冷却液を収容し、燃料電池用冷却液を単純保管する、燃料電池用冷却液の保管方法。
2. 前記金属層の外側に更に他の層を有する、請求項１記載の燃料電池用冷却液の保管方法。
3. 前記樹脂がポリオレフィン樹脂又はポリエステル樹脂である、請求項１又は２記載の燃料電池用冷却液の保管方法。
4. 水、又は水とグリコール類及び／若しくはアルコール類とを含有する燃料電池用冷却液が収容されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用冷却液の保管方法。

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