[發明專利]一種具有自維護堵漏功能的燃料電池冷卻液及制備方法

在審

• 申請號: 202310526318.2
• 申請日: 2023-05-11
• 公開（公告）號: CN116574490A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 陳真;陳婷
• 申請（專利權）人: 江蘇耀揚新能源科技有限公司;北京氫璞創能科技有限公司
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10;C09K5/08;C09K3/12;H01M8/04029
• 代理公司: 南京合礪專利商標代理事務所(普通合伙) 32518
• 代理人: 許云花

本發明公開了一種具有自維護堵漏功能的燃料電池冷卻液及制備方法，包括醇類化合物、腐蝕抑制劑、納米離子吸附劑、改性層狀硅酸鹽粉末及水；制備時先將改性層狀硅酸鹽粉末配制成膠體母液，再配制醇?水溶液，并逐步加入腐蝕抑制劑、納米離子吸附劑及膠體母液后，混合均勻即可。本發明的燃料電池冷卻液應用于石墨基極板，當有微孔的碳基極板兩側出現冷卻液壓力高于反應面壓力時，納米片狀的硅酸鹽粉末會自動進入微孔中阻止或限制泄漏的發生，進而消除了燃料電池膜電極因冷卻液泄漏而造成的失效可能性，燃料電池電堆的維護周期和電堆壽命得到成倍的延長，降低了燃料電池使用成本，便于燃料電池技術的廣泛應用。

技術領域

本發明屬于燃料電池冷卻液領域，尤其涉及一種具有自維護堵漏功能的燃料電池冷卻液及制備方法。

背景技術

為了保持低溫PEM燃料電池的安全和高效運行，其運行溫度必須維持在60-90℃之間。而燃料電池電堆的溫控是由控制器、溫度感應器和電堆冷卻模塊實現的。為了維系電堆在這個狹窄的溫度區間內，在電堆運行中不斷產生的熱量必須被運送、散發到電堆之外的散熱器或外部加熱器。

作為熱載體，液態冷卻劑的組成尤為重要。首先，冷卻劑必須在運行溫度區間和儲存溫度區間保持穩定，不會出現結冰、汽化或分解。其次，必須具有基本的防腐蝕性能，包括對于常用的散熱器、管路、水泵或閥體的潤濕部位所用的材料的腐蝕性能。最后，冷卻液必須包含吸附和中和運行過程中潤濕部件所釋放出來的金屬離子、非金屬離子和有機分子，并且確保在預定的保修周期內的導電率低于2μS/cm，以避免燃料電池系統絕緣失效。

石墨基極板是由石墨顆粒和其他附加劑通過靜壓或模壓過程而成型的。但由于組成的石墨顆粒之間的孔隙在極板生產過程中不可能被浸漬膠水完全堵死，石墨基極板對于氫氣和冷卻劑的某些成分不具有完全的隔絕作用。因此在燃料電池反應過程中有氫氣從陽極到冷卻滲漏，同時又有冷卻劑成分從冷卻腔體到反應區的微漏。微漏雖然不能立即被檢測出來，但冷卻劑對膜電極的毒化作用將在幾百到幾千小時的運行時間內體現出來，并出現單電池電壓的衰減。

因此，現亟需一種適用于石墨基極板的燃料電池冷卻液，該冷卻液能夠抑制通過極板微孔的氫氣和冷卻劑滲漏，解決因冷卻液滲漏導致的單電池單低問題。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠抑制通過極板微孔的氫氣和冷卻劑滲漏的適用于石墨基極板的燃料電池冷卻液及其制備方法。

技術方案：本發明具有自維護堵漏功能的燃料電池冷卻液，按重量百分比包括：醇類化合物10-90％、腐蝕抑制劑0.01-5％、納米離子吸附劑0.01-4％、改性層狀硅酸鹽粉末0.1-4％及余量水。

本發明通過在由醇類化合物、腐蝕抑制劑、納米離子吸附劑及水構成的燃料電池冷卻液的基礎上引入改性層狀硅酸鹽粉末，以復配形成一種新型的燃料電池冷卻液，該冷卻液應用于石墨基極板，當有微孔的碳基極板兩側出現冷卻液壓力高于反應面壓力時，冷卻液中的納米片狀的硅酸鹽粉末會自動進入微孔中阻止或限制泄漏的發生。

進一步說，本發明冷卻液中的改性層狀硅酸鹽粉末至少可包括改性層狀高嶺石、改性蛇紋石、改性綠泥石、改性蛭石、改性滑石、改性蒙皂石、改性云母或改性蒙脫石中的一種。

進一步說，本發明冷卻液中的改性層狀硅酸鹽粉末由如下步驟制得：將層狀硅酸鹽顆粒碾磨至粒度小于100nm的粉末，于300-450℃條件下進行脫水處理3-12h，制得改性層狀硅酸鹽粉末。

本發明通過對層狀硅酸鹽粉末進行脫水改性，能夠更優于其形成一面為硅酸鹽，另一面為其他鹽的層狀結構，進而優于自動進入微孔中阻止或限制泄漏的發生。

進一步說，本發明冷卻液制備步驟中的碾磨時間可為0.5-2h。

進一步說，本發明冷卻液中的醇類化合物可為乙二醇、丙二醇或丙三醇。