WO2005091412A1

WO2005091412A1 - 燃料電池用冷却液組成物

Info

Publication number: WO2005091412A1
Application number: PCT/JP2004/003881
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Egawa; Nobuyuki Kaga
Original assignee: Shishiai-Kabushikigaisha
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29
Also published as: JPWO2005091412A1

Abstract

本発明は、燃料電池用冷却液組成物に関し、基剤内に金属イオンを有し、好ましくは金属イオン濃度が、０．００１　ｍｍｏｌ／ｌ～１０　ｍｍｏｌ／ｌであ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１５μＳ／ｃｍ以下に維持される。

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の維持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とセパレー夕を多数積層した構造のセル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、このセルス夕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 W

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、上記組成物におけるグリコール類などの基剤は、燃料電池作動中に酸化して僅かではあるがイオン性物質を生成する。このため、長期間の使用により冷却液中のイオン性物質量も増加し、この結果、冷却液の低導電率を維持できなくなるという事態を招いていた。 - 本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基剤の酸化によるィォン性物質の生成を抑制することにより、長期に渡つて低導電率を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、基剤に金属イオン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、金属がイオン化可能なものであり、好ましくは、低導電率であって、不凍性を有するものがよい。具体的には水、グリコール類、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一ル、プロピレングリコール、 1 , 3—プロパンジオール、 1， 3一ブタンジオール、 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。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。グリコ一ルェ一テル類としては、ポリォキシアルキレングリコールのアルキルェ一テル、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ェ一テル、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、ジエチレンダ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エーテル、テトラエチレンダリコールモノェチルェ一テル、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、卜リエチレンダリコールモノプチルエーテル、テ卜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。基剤内に含有する金属イオンは、上記基剤の酸化によるイオン性物質の生成を抑制し、当該組成物を使用した冷却液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 5 /2 S Z c m以下を維持し、さらに長期による組成物の導電率の変動を 0〜1 0 ^ S Z c mの範囲内に維持することができる。金属イオンを生成する金属としては、アルミニウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛から選ばれる 1又は 2以上からなるものが挙げられる。これらの金属は、一般的には、硫酸銅、硫酸鉄等の硫酸塩、塩化亜鉛、塩化アルミニウム等の塩化物、硝酸鉄、硝酸銅等の硝酸塩といった無機塩、クェン酸第 2鉄、クェン酸亜鉛等のクェン酸塩、酢酸アルミニウム、酢酸クロム等の酢酸塩といつた有機酸塩の形で冷却液に添加されるが、あらかじめ金属をィオン化して単独で添加してもよい。また、電極をアノード溶解させることによりイオン化させてもよい。前記金属イオンの中には、基剤中では水和イオンゃォキソ錯体イオン等の錯ィオンとして存在する場合も含まれる。前記金属イオンの濃度としては、 0. 00 lmmo 1〜1 Ommo 1 Z 1の範囲とすることが望ましい。この範囲以外の場合には、上述した十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よいし、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、前記金属イオンの濃度等を考慮した上で、該組成物の低伝導率を阻害しない範囲で併用してもよい。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、好ましい実施例として、エチレングリコール 50重量部、イオン交換水 50重量部に対し、硫酸銅（Π) 5水和物 0. 001重量部を含む組成物（実施例 1)、ェチレングリコール 50重量部、イオン交換水 50重量部に対し、硫酸鉄（ΠΙ) 0. 00004重量部を含む組成物（実施例 2) を示すとともに、比較例として、ェチレングリコール 50重量部とイオン交換水 50重量部を含む組成物（比較例 1)、エチレングリコール 50重量部とイオン交換水 50重量部と硫酸 0. 00 04重量部を含む組成物（比較例 2) を挙げた。

このとき、実施例 1、及び 2の金属イオン濃度は、それぞれ 0. 04mmo l /1、 0. 002mmo 1 1であった。これらの実施例 1、 2及び比較例 1、 2の各組成物について、酸化劣化後の酸の生成量及び導電率を測定した。その結果が表 1の下欄に示されている。尚、各組成物の酸化劣化試験は、 1 0 0 °Cで 3 3 6時間の条件で実施した。表 1

以下余白

表 1から、酸化劣化後の酸の生成量を見ると、実施例 1及び実施例 2ともに 0. 2mmo 1 Z 1であるのに対し、比較例 1及び比較例 2は、 14mmo l Zl、 1 5mmo 1Z1と多く生成されていることがわかる。一方、導電率についてみると、比較例 1、 2の各組成物については、 68. 0 2 S/cm, 73. 7 μ. S /cmと高い導電率を示しているのに対し、実施例 1が 1 1. 7 SZcm、実施例 2が 8. 0 SZcmといずれも 1 5 ^ S Z c m以下の低い導電率が維持されていることがわかる。発明の効果

本発明の組成物は、基剤内に金属イオンを含有することから、基剤の酸化によるイオン性物質の生成を抑制し、長期に渡って低導電率を維持することができるものである。

Claims

言青求の範匪

1. 燃料電池を冷却する冷却液組成物であって、金属イオン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. 金属イオンの濃度が、 0. 001 mmo l/1〜； L 0 mmo lZlであることを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池用冷却液組成物。

3. 燃料電池用冷却液組成物の導電率を 1 5 SZcm以下に維持することを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池用冷却液組成物。

4. 金属イオンが、アルミニウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コノルト、ニッケル、銅、亜鉛から選ばれる 1種又は 2種以上からなることを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池用冷却液組成物。

5. 金属イオンの濃度が、 0. 001 mmo l/l〜1 0 mmo lZlであることを特徴とする請求項 4に記載の燃料電池用冷却液組成物。

6. 燃料電池用冷却液組成物の導電率を 15 iSZcm以下に維持することを特徴とする請求項 4に記載の燃料電池用冷却液組成物。

7. 請求項 1〜6のいずれかに記載の燃料電池用冷却液組成物を使用した、燃料電池用冷却液