[發明專利]一種冷卻液及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110597186.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN115404049A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 樊秀菊;楊兵;趙東方;劉小楠
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10;C09K5/20
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明屬于光伏制氫領域，涉及一種冷卻液及其制備方法和應用。該冷卻液包含如下重量份的成分：金屬緩蝕劑0.5～8份；防垢劑0.1～4份；緩沖劑0.2～4份；抗泡劑0.001～0.5份；非金屬材料保護劑0.1～5份；pH值調節劑0.2～4份；抑菌劑0.0001～0.01份；冰點抑制劑30～130份；水50～200份。本發明的冷卻液適用于高溫和低溫兩種工況，在兩種工況下均具有較優的泡沫傾向。本發明的冷卻液除對常規金屬具有防護作用外，對3系鋁、4系鋁、6系鋁也有較好的防護作用。本發明的冷卻液與多種橡膠類非金屬材料兼容性良好，可避免在使用過程中出現泄漏和設備故障。

技術領域

本發明屬于光伏制氫領域，具體地，涉及一種冷卻液，該冷卻液的制備方法和應用。

背景技術

當今社會，能源緊缺已經成為一個全球性的難題，開發可再生能源就成為了唯一的出路。太陽能優點最為突出，就地取材，安全無污染。但是由于太陽能能量密度低，受氣候因素影響大，太陽能光伏發電就是一個很有潛力的發展方向，通過太陽能電池將太陽能直接轉化為電能。光伏發電系統主要由電池板、控制器和逆變器三大部分組成，主要是電子元器件。由于能流密度不穩定，大規模的光伏發電設備一般都在偏遠山區，因此，將光伏發電的電能轉換成氫能儲存起來是比較理想的能源轉換方式。當光照充足時，光伏發電系統獨立為負載供電，同時產生的多余的電能供給電解槽電解水制氫，并通過壓縮機將氫氣存儲到儲氫裝置中，當光伏發電系統供電不足時，燃料電池利用存儲的氫能補充發電。

光伏制氫系統主要由電解槽、氣液處理器、蒸餾裝置、控制柜、加水泵、堿箱、水箱等部分構成，其中電解槽是水電解制氫裝置的核心，其壽命和操作維護緊密相關。電解制氫系統中的水電解過程，需要控制電解液的溫度，正常為85℃為最佳，隨著連續化的生產，水溫攀升，會造成電解設備氧化及腐蝕的加劇，還會造成生產安全事故，因此需要對電解槽進行冷卻，實現對電解液溫度的控制。此外還需要對整流柜進行冷卻，以使整流柜維持工作溫度在35-50℃。光伏制氫設備目前主要采用液冷方式，因此需要一種冷卻液可以同時實現對光伏制氫系統多個部分(如電解槽和整流柜)的冷卻，以滿足光伏制氫系統的整體需求。

冷卻液目前主要是用在汽車及相關設備領域，發展較為成熟。目前市面上已經有多種類型的冷卻液產品，以滿足不同的車輛和設備的冷卻需求。隨著設備及新興行業的出現，大家越來越多地關注新能源行業，雖然對于變流器和電解槽分別有相關的研究，但是同時在兩個不同部位均有冷卻需求的系統并不多見。

冷卻液的關鍵性能主要包括防凍、防沸、防腐蝕、材料的兼容性等。目前使用的冷卻液主要存在以下問題：

1、冷卻液產品要么僅適用于高溫工況環境，要么僅適用于低溫工況環境，不能用于既有高溫部位又有低溫部位冷卻的設備。由于大部分抗泡劑有較為適宜的工作溫度，因此需要選擇適合高溫和低溫兩種溫度范圍的合適的抗泡劑，使其泡沫傾向達到最優。

2、傳統的冷卻液一般針對鑄鋁、紫銅、黃銅、焊錫、鑄鐵、鋼等金屬的防護比較多，光伏制氫系統涉及的金屬材料較多，除了常規的這些金屬外還增加了其他3系鋁、4系鋁、6系鋁等的使用，此外還有一些廠家在逐漸增加銅和焊錫的使用，因此需要一款冷卻液產品，在常規金屬材料防腐的基礎上，需要強化鋁、銅和焊錫的防護。

3、光伏制氫系統涉及多種塑料和橡膠類的非金屬材料，包括：EPDM、NBR、天然橡膠、氟橡膠等材料，因此需要一種冷卻液產品與這些非金屬材料有良好的兼容性，避免在使用過程中出現泄漏和設備故障。

綜上，針對光伏制氫系統涉及的冷卻部位，所需冷卻液除需要滿足其防凍防沸的基本功能外，還需要與其涉及的金屬材料有良好的腐蝕抑制性，與其設計的非金屬材料有優異的兼容性。此外，由于各部位冷卻液的工作溫度并不相同，因此要綜合考慮其工況環境，兼顧高/低溫工況的差異，提升產品的高低溫性能及選擇能在合適溫度起效的抗泡劑。

因此，需要綜合光伏制氫系統的特點開發一種滿足其系統性能要求的冷卻液產品。

發明內容