WO2005006476A1

WO2005006476A1 - 燃料電池用冷却液組成物

Info

Publication number: WO2005006476A1
Application number: PCT/JP2003/008879
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Egawa; Nobuyuki Kaga
Original assignee: Shishiai-Kabushikigaisha
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-01-20
Also published as: US20080166615A1; CN100382371C; EP1653544A1; EP1653544A4; AU2003248060A1; US20060145120A1; AU2003296102A1; US8187763B2; CN1802765A; WO2005006475A1

Abstract

本発明は、燃料電池用冷却液組成物に関し、分子内に不飽和結合を有し、好ましくは１分子当たりの炭素原子数が２～２０である脂肪族アルコール類を含有することを特徴とするものである。本発明の燃料電池用冷却液組成物を用いることにより、組成物の導電率は１０μＳ／ｃｍ以下に維持され、また、組成物の導電率の変動は０～１０μＳ／ｃｍの範囲内に維持される。

Description

明糸田書燃料電池用冷却液組成物技術分野

本発明は、燃料電池、特には自動車用燃料電池の冷却に使用される冷却液組成物に関し、詳細には該組成物の導電率を長期に亘つて低導電率に維持するとともに不凍性に優れる燃料電池用冷却液組成物に関する。背景技術

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た。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ようになつていた。このように、燃料電池の冷却液は、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ため、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、該燃料電池における発電力を低下させることになる。そこで、従来の燃料電池の冷却液には、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た。ところが、例えば自動車用燃料電池など、間欠運転型燃料電池の場合、非作動時に冷却液は周囲の温度まで低下してしまう。特に氷点下での使用可能性がある場合、純水では凍結してしまい、冷却液の体積膨張による冷却板の破損など、燃料電池の電池性能を損なう恐れがあつた。このような事情から、燃料電池、特には自動車用燃料電池の冷却液には、低導電性および不凍性が要求される。上記要求に対応することができる燃料電池用冷却液組成物として、従来、水とダリコール類の混合溶液からなる基剤と、冷却液の導電率を低導電率にて維持するァミン系のアルカリ性添加剤を含むものが提案されている（特開 2 0 0 1 - 1 6 4 2 4 4号公報参照）。ところが、燃料電池の冷却系統の経路には、冷却液中のイオンを除去して導電率の上昇を抑えるためにィォン交換樹脂が配されており、このィォン交換樹脂によつて上記組成物に含まれるァミン系のアル力リ性添加剤が除去されてしまい、当該添加剤の持つ冷却液の導電率を低導電率に維持するという効果が損なわれ、その結果として、イオン交換樹脂のイオン交換量を低下させていた。本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、長期使用によっても該組成物の導電率を低導電率に維持するとともに不凍性に優れる燃料電池用冷却液組成物を提供することを目的とするものである。発明の開示

以下、本発明の燃料電池用冷却液組成物（以下、単に組成物という）をさらに詳しく説明する。本発明の組成物は、分子内に不飽和結合を有する脂肪族アルコ一ル類を含有することを特徴とするものである。この組成物における基剤としては、低導電率であって、不凍性を有するものが望ましい。具体的には水、グリコール類、飽和アルコール類及びグリコールエーテル類の中から選ばれる 1種若しくは 2種以上からなるものが好ましい。グリコール類としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、 1 , 3—プロパンジオール、 1 , 3—ブタンジオール、 1 , 5—ペンタンジオール、へキシレングリコールの中から選ばれる 1種若しくは 2種以上からなるものを挙げることができる。飽和アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブ夕ノール、ペン夕ノール、へキサノール、ヘプ夕ノール、ォクタノールの中から選ばれる 1種若しくは 2種以上からなるものを挙げることができる。グリコールエーテル類としては、ポリォキシアルキレングリコールのアルキルエーテル、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノェチルエーテル、ジェチレングリコールモノェチルエーテル、トリエチレングリコールモノェチルェ一テル、テトラエチレングリコールモノェチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレンダリコールモノブチルエーテルの中から選ばれる 1種若しくは 2種以上からなるものを挙げることができる。本発明の脂肪族アルコール類は、分子内に不飽和結合を有するものであり、当該組成物の導電率を低導電率に維持することができる。具体的には、組成物の導電率を 1 0 S Z c m以下に維持し、さらに長期の使用による組成物の導電率の変動を、 0〜1 0 X S Z c mの範囲内に維持することができる。また、本発明の脂肪族アルコール類は、燃料電池の冷却系統の経路 ί 換樹脂が配されていても、当該イオン交換樹脂によって容易に除去されず、前記経路内を循環する組成物の導電率を低導電率に維持する効果が損なわれにくくなつている。このような脂肪族アルコール類としては、 1分子当たりの炭素原子数が 2〜 2 0のものが好ましくは、具体的はァリルアルコール、 2—ブテン一 1一オール、 3—ブテン一 1一オール、 1—ブテン一 3—オール、 2—メチルー 2—プロペン一 1一オール、 4—ペンテン一 1一オール、 1—ペンテン一 3—オール、 2—ぺンテン一 1一オール、 2—メチルー 3—ブテン一 2—オール、 3—メチル— 2一ブテン— 1一オール、 3—メチル—3—ブテン一 1一オール、 2—へキセン一 1 —オール、 3—へキセン一 1一オール、 4一へキセン一 1一オール、 5—へキセン一 1—オール、 1一へキセン一 3—オール、 6—ヘプテン一 1一オール、 2— ヘプテン— 1一オール、 4—ヘプテン一 1一オール、 7—ォクテン一 1一オール、 2—ォクテン一 1一オール、 3—ォクテン一 1一オール、 5—ォクテン一 1ーォ —ル、 3ーォクテン一 2—オール、 1ーォクテン一 3—才一ル、 2—ノネンー 1 一オール、 3—ノネンー 1—オール、 6—ノネンー 1一オール、 8 _ノネン一 1 —オール、 1一ノネン— 3—オール、 2—デセン— 1一オール、 4ーデセン一 1 —オール、 9—デセン一 1一オール、 3， 7—ジメチルー 6—ォクテン一 3—才 —ル、 2—ゥンデセン一 1一オール、 1 0一ゥンデセン一 1—オール、 2 -ドデセン一 1一オール、 2—プロピン一 1一オール、 2—ブチン一 1一オール、 1一ブチン— 3—オール、 3ーブチン一 1一オール、 1一ペンチン一 3—オール、 2 一ペンチン一 1一オール、 3—ペンチン一 1—オール、 4一ペンチン一 1ーォール、 4一ペンチン一 2—オール、 3—メチルー 1—ブチン一 3—オール、 1一へキシン一 3—オール、 3—へキシン一 1一オール、 5—へキシン— 3—オール、 2—へキシン一 1—オール、 5—へキシン— 1一オール、 3ーメチルー 1一ペンチン一 3—オール、 2—シクロへキセン一 1一オール、 2， 4—へキサジェンー 1—オール、 1一ヘプチン一 3—オール、 2—ヘプチン一 1一オール、 3—ヘプチン一 1一オール、 4一ヘプチン一 2一オール、 5—ヘプチン一 3—オール、 5 —メチル— 1一へキシン一 3—オール、 3 , 4—ジメチルー 1一ペンチン一 3— オール、 3—ェチルー 1一ペンチン一 3—オール、 3， 5—ジメチルー 1—へキシン一 3—オール、 3—才クチン一 1一オール、 1ーォクチン一 3—オール、 2 , 7—ォクタジェノール、 3 , 6—ジメチルー 1一ヘプチン— 3—オール、 3—ェチルー 1一ヘプチン— 3—オール、 3—ノニン一 1一オール、 2 , 6—ノナジェン— 1—オール、 3 , 6ーノナジェンー 1一オール、 1ーシクロへキシルー 2一プテン一 1一オール、 2—デシン— 1一オール、 3—デシン一 1—オール、 2， 4ーデカジエン— 1一オール、 4—ェチルー 1ーォクチン一 3—オール、 3 , 7 —ジメチル— 2， 6—ォクタジェン一 1一オール、 1 0—ゥンデシン一 1ーォ一ル、 2， 4一ゥンデカジエンー 1一オール、 2， 4ードデカジエンー 1ーォ一ル、 3ーメチルー 1一ペンテン一 4—イン一 3—オール、および 1—ェチ二ルー 1一シクロへキサノ一ルから選ばれた 1種、若しくは 2種以上を挙げることができる。

脂肪族アルコール類の含有量としては、基剤 1 0 0重量部に対し、 0 . 0 1〜 1 5重量部の範囲とするのが望ましい。上記範囲外の場合には、上述した充分な効果が得られず、また不経済となる。なお、本発明の組成物には、前記の成分以外に例えば消泡剤、着色剤等を含有させても良いし、他の従来公知の防鑌添加剤である、モリブデン酸塩、タンダステン酸塩、硫酸塩、硝酸塩及び安息香酸塩などを該組成物の低導電率を阻害しない範囲で併用しても良い。実施例

以下、本発明の組成物を実施例に従いさらに詳しく説明する。下記表 1には、好ましい例としてエチレングリコールと脂肪族不飽和アルコールである 3—ブテンー 1一オールとイオン交換水とを含む組成物 (実施例 1 )、およびエチレングリコールと脂肪族不飽和アルコールである 4一ペンテン一 1一オールとイオン交換水とを含む組成物（実施例 2 ) を示すとともに、比較としてエチレングリコールとイオン交換水とを含む組成物（比較例 1 )、エチレングリコールと脂肪族飽和アルコールである 1一ブ夕ノールとイオン交換水とを含む組成物 (比較例 2 )、およびエチレンダリコールと脂肪族飽和アルコールである 1一ペン夕ノールとィオン交換水とを含む組成物（比較例 3 ) を挙げた。

(以下余白）項目実施例 1 実施例 2 比較例 1 比較例 2 比較例 3 エチレンゲリコ-ル 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 水 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0

3-7"テン- 1 -オール 0 . 5 一一 ― ―

4-へ。ンテン - 1-オ-ル 0 . 5

1-フ'、タノ-ル 0 . 5

1 -へ。ンタノ-ル 0 . 5

上記表 1に示す実施例 1および実施例 2、並びに比較例 1〜比較例 3の各組成物について、酸化劣化後の導電率を測定した。その結果を表 2に示した。尚、各組成物の酸化劣化は、 1 0 0 °Cで 1 6 8時間の条件で実施した。

(以下余白）

表 2

表 2から、実施例 1および 2、並びに比較例 1〜3の各組成物は、いずれも初期の導電率は 0 . 3 Sん m以下と低導電率を示していたが、酸化劣化後の導電率を見てみると、比較例 1〜3の各組成物について、比較例 1が 4 2 . 6、比較例 2が 4 3 . 9、比較例 3力 S 3 9 . 6と、いずれも大幅に導電率が上昇していた。これに対し、実施例 1および 2の組成物については、実施例 1が 9 . 5、実施例 2が 4 . 4となり、いずれも 0〜9 . 5 n Sん mの範囲に留まっていて低導電率が維持されていることが確認された。発明の効果

本発明の組成物は、分子内に不飽和結合を有する脂肪族アルコール類を含有することから、燃料電池の冷却系統の経路にイオン交換樹脂が配されていても、前記脂肪族アルコール類は容易に除去されず、長期使用によつても組成物の導電率を低導電率に維持することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 燃料電池を冷却する冷却液組成物であって、分子内に不飽和結合を有する脂肪族アルコール類を含有することを特徴とする燃料電池用冷却液組成物。

2 . 脂肪族アルコール類の 1分子当たりの炭素原子数が 2〜 2 0であることを特徴とする請求項 1記載の燃料電池用冷却液組成物。

3 . 脂肪族アルコール類が、ァリルアルコール、 2—ブテン一 1一オール、 3 ーブテン— 1一オール、 1ーブテン— 3—オール、 2—メチル— 2—プロペン一 1一オール、 4一ペンテン一 1一オール、 1—ペンテン一 3—オール、 2—ペンテン一 1一オール、 2ーメチルー 3—ブテン— 2—オール、 3—メチルー 2—ブテン一 1一オール、 3—メチル— 3—ブテン一 1一オール、 2—へキセン一 1一オール、 3一へキセン一 1一オール、 4一へキセン一 1一オール、 5一へキセン一 1一オール、 1一へキセン一 3—オール、 6 _ヘプテン一 1一オール、 2—へプテン一 1一オール、 4一ヘプテン一 1一オール、 7ーォクテン一 1一オール、 2—ォクテン一 1一オール、 3—ォクテン一 1一才一ル、 5—ォクテン一 1ーォール、 3—ォクテン一 2—オール、 1ーォクテン一 3—オール、 2—ノネンー 1 ーォ一ル、 3—ノネンー 1—オール、 6—ノネン一 1一オール、 8—ノネンー 1 —オール、 1一ノネンー 3—オール、 2—デセン一 1一オール、 4ーデセン一 1 —オール、 9—デセン一 1一オール、 3， 7—ジメチルー 6—ォクテン— 3—ォ —ル、 2—ゥンデセン— 1一オール、 1 0—ゥンデセン一 1一オール、 2—ドデセン一 1一オール、 2—プロピン一 1一オール、 2ーブチン一 1一オール、 1一ブチン一 3—オール、 3—ブチン一 1一オール、 1—ペンチン一 3—オール、 2 一ペンチン一 1一オール、 3一ペンチン一 1—オール、 4一ペンチン一 1ーォール、 4一ペンチン一 2—オール、 3—メチルー 1ーブチン一 3—オール、 1一へキシン一 3—オール、 3一へキシン一 1一オール、 5一へキシン一 3—オール、 2—へキシン一 1一オール、 5—へキシン一 1一オール、 3—メチル—1一ペンチン一 3—オール、 2—シクロへキセン一 1—オール、 2 , 4一へキサジェンー 1一オール、 1一ヘプチン一 3—オール、 2—ヘプチン一 1一オール、 3—ヘプチン一 1一オール、 4一ヘプチン一 2—オール、 5—ヘプチン _ 3—オール、 5 ーメチルー 1一へキシン一 3—オール、 3， 4—ジメチルー 1一ペンチン一 3— オール、 3—ェチルー 1一ペンチン一 3—オール、 3， 5—ジメチルー 1一へキシン一 3—オール、 3—ォクチン— 1一オール、 1ーォクチン一 3—オール、 2 , 7ーォクタジエノ一ル、 3 , 6 _ジメチルー 1一ヘプチン一 3—オール、 3—ェチルー 1一ヘプチン一 3—オール、 3—ノニン一 1一オール、 2 , 6—ノナジェンー 1一オール、 3， 6—ノナジェンー 1一オール、 1—シクロへキシルー 2— ブテン-- 1—オール、 2一デシン— 1—オール、 3一デシン一 1ーォ一ル、 2 , 4ーデカジエンー 1 --オール、 4ーェチルー 1ーォクチン一 3—オール、 3 , 7 一ジメチルー 2 , 6—ォク夕ジェン一 1一オール、 1 0—ゥンデシン一 1ーォ一ル、 2 , 4ーゥンデカジェン一 1一オール、 2 , 4 -ドデカジエンー 1—オール、 3—メチルー 1一ペンテン一 4一イン一 3一オール、および 1一ェチニルー 1一シク口へキサノールから選ばれた 1種、若しくは 2種以上からなることを特徴とする請求項 1又は 2記載の燃料電池用冷却液組成物。

4. 基剤として、水、グリコール類、飽和アルコール類及びグリコ一ルエーテル類の中から選ばれる 1種若しくは 2種以上からなることを特徴とする請求項 1 〜 3のいずれかに記載の燃料電池用冷却液組成物。

5 . 脂肪族アルコール類の含有量が基剤 1 0 0重量部に対して 0 . 0 1〜1 5 重量部であることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の燃料電池用冷却液組成物。

6 . 脂肪族アルコール類は、当該燃料電池用冷却液組成物の導電率を 1 0 S

/ c m以下に維持することを特徴とする請求項 1〜 5のいずれかに記載の燃料電池用冷却液組成物。

7 . 脂肪族アルコール類は、当該燃料電池用冷却液組成物の導電率の変動を、 0〜10 i SZcmの範囲内に維持することを特徴とする請求項 l〜5のいずれかに記載の燃料電池用冷却液組成物。