包含氫醌或喹啉的燃料電池冷卻液組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料電池冷卻用組合物，上述燃料電池冷卻用組合物，其特征在于，包含：（a）甘醇；（b）去離子水；以及（c）氫醌或喹啉。甘醇氧化之后，本發(fā)明的組合物中包含氫醌或喹啉的化合物的產(chǎn)酸量為550ppm以下。并且，本發(fā)明的組合物通過防止甘醇氧化，來抑制離子性物質(zhì)生成，使得將對石墨類分離板及鋁類試片的電導(dǎo)率的變化率（初期傳導(dǎo)率―氧化后傳導(dǎo)率/初期傳導(dǎo)率）降至25倍以下的效果優(yōu)秀。因此，本發(fā)明的燃料電池用冷卻液組合物在冬季既不會冷凍，又能維持低導(dǎo)電率，因而能夠利用于燃料電池驅(qū)動裝置的冷卻系統(tǒng)用冷卻水。
【專利說明】包含氫醌或喹啉的燃料電池冷卻液組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃料電池冷卻用組合物，上述燃料電池冷卻用組合物，其特征在于，包含:Ca)甘醇；(b)去離子水(deionized water);以及(c)氫醌或喹啉。
【背景技術(shù)】
[0002]一般情況下，燃料電池由具有層疊多個作為發(fā)電單位的單電池和隔板而成的結(jié)構(gòu)的電池堆構(gòu)成。燃料電池堆由多層的電池(膜電極接合體、密封圈及分離板)和配置于電池的兩個末端部的集電板、絕緣板及端板(end plate)而制成。如此制成的燃料電池堆中，燃料、空氣及冷卻水等反應(yīng)物通過歧管(manifold，多支管)經(jīng)由各個流路，并產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，由此產(chǎn)電。
[0003]利用這種電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)電時，由于從電池堆中附隨地產(chǎn)熱，因此為了冷卻該電池堆而在每數(shù)個電池上插入冷卻板。由于燃料電池的冷卻液在電池堆的內(nèi)部循環(huán)并冷卻電池堆，因此若冷卻液的導(dǎo)電率高,則由電池堆產(chǎn)生的電朝向冷卻液的一側(cè)流動而耗電,導(dǎo)致發(fā)電力降低。并且，非工作時，冷卻液也使周圍的溫度降低，在零下溫度條件下有使用可能性的情況下，有如下憂慮:在純水中被冷凍，因冷卻液的體積膨脹而致使冷卻板破損等燃料電池的電池性能受損。
[0004]另一方面，就燃料電池系統(tǒng)冷卻水初期開發(fā)階段中多使用的去離子水(DeionizedWater, D1-Water)而言,雖然電阻高，電絕緣性和冷卻性能優(yōu)秀,但具有在0°C以下溫度下被冷凍的缺點，且具有燃料電池汽車的冷啟動的問題和容易被燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的離子物質(zhì)受污染而使電絕緣性急 劇下降的問題。尤其，燃料電池汽車用冷卻水為了保護(hù)燃料電池系統(tǒng)來阻止該燃料電池受到漏電影響，且防止因漏電引起的觸電危險，應(yīng)持有電絕緣性優(yōu)秀的非導(dǎo)電性，且在_30°C以下溫度下也不應(yīng)冷凍，用于在冬季或嚴(yán)寒地區(qū)也可進(jìn)行冷啟動。
[0005]因這種問題所在，對于冬季不被冷凍且電絕緣性優(yōu)秀的燃料電池冷卻水的關(guān)注逐漸增多，上述冷卻水適用為以往用于內(nèi)燃機的冷卻水的主基體物質(zhì)即單乙二醇、單丙二醇等亞烷基乙二醇類和水的混合溶液。韓國公開特許10-2010-0045265中揭示了作為冷凍防止及電絕緣性優(yōu)秀的防凍冷卻液組合物的在亞烷基乙二醇中包含三甲基甘氨酸的組合物，然而未揭示氫醌或喹啉的氧化防止性能。
[0006]況且，存在作為利用于燃料電池冷卻液的主基體物質(zhì)的甘醇類被氧化而產(chǎn)生離子性物質(zhì)，致使導(dǎo)電率上升的問題，因此可防止主基體物質(zhì)(基劑)被氧化或者降低速度來抑制離子性物質(zhì)生成的抗氧化劑的需求性被逐步顯現(xiàn)。
[0007]本說明書全文中，參照多篇特許文獻(xiàn)，并表示其引用。所引用的特許文件的公開內(nèi)容作為參考全部插入于本說明書中，從而更加明確說明本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的水準(zhǔn)及本發(fā)明的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]要解決的問題[0009]本發(fā)明人為了研發(fā)通過防止基劑氧化來抑制離子性物質(zhì)生成，維持防凍性，并維持低導(dǎo)電率的燃料電池冷卻液組合物而銳意努力。其結(jié)果，本發(fā)明人查明，若在包含于以往燃料電池汽車用防凍冷卻液組合物的甘醇中包含含有氫醌或喹啉的化合物來進(jìn)行制備，則呈現(xiàn)提高冷凍防止功能，防止作為基劑的甘醇被氧化，并抑制作為燃料電池用防凍冷卻液的重要特性的導(dǎo)電率值增加的效果，從而完成了本發(fā)明。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于，提供燃料電池冷卻液組合物。
[0011]本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點通過以下發(fā)明的詳細(xì)說明及發(fā)明要求保護(hù)范圍變得更加明確。
[0012]解決問題的手段
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，本發(fā)明提供燃料電池冷卻液組合物，上述燃料電池冷卻液組合物包含:Ca)甘醇(glycol) ； (b)去離子水(deionized water)；以及(c)氫醌(hydroquinone)或喹啉(quinoline)。
[0014]本發(fā)明人為了研發(fā)通過防止基劑氧化來抑制離子性物質(zhì)生成，維持防凍性，并維持低導(dǎo)電率的燃料電池冷卻液組合物而銳意努力。其結(jié)果，本發(fā)明人查明，若在包含于以往燃料電池汽車用防凍冷卻液組合物的甘醇中包含含有氫醌或喹啉的化合物來進(jìn)行制備，則呈現(xiàn)提高冷凍防止功能，防止作為基劑的甘醇被氧化，并抑制作為燃料電池用防凍冷卻液的重要特性的導(dǎo)電率值增加的效果。
[0015]本發(fā)明的組合物包含:(a)甘醇；(b)去離子水(deionized water);以及(c)氫醌或喹啉。上述多個 成分的含量不受特別限制，優(yōu)選地，包含甘醇30~70重量％、去離子水30~60重量％ (更優(yōu)選為40~50重量％ )以及氫醌或喹啉0.0001~3重量％。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實例，本發(fā)明的組合物中所包含的甘醇選自包含單乙二醇(monoethylene glycol)> 單丙二酉享(monopropylene glycol)> 二乙二酉享(diethyleneglycol)> 二丙二酉享(dipropylene glycol)> 甘油(glycerin)、三乙二酉享(triethyleneglycol)以及三丙二醇(tripropylene glycol)的組中，更優(yōu)選為單乙二醇、單丙二醇、二乙二醇、二丙二醇或甘油，最優(yōu)選為單乙二醇或單丙二醇。上述甘醇的使用范圍優(yōu)選為30~70重量％，更優(yōu)選為40~60重量％。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實例，本發(fā)明的組合物以組合物的總重量為基準(zhǔn)，包含0.0001~3重量％的氫醌或喹啉，更優(yōu)選地，包含0.0005~2重量％，最優(yōu)選地，包含
0.005~I重量％。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實例，本發(fā)明的組合物中所包含的上述氫醌或喹啉防止上述甘醇氧化，使得對石墨類分離板的傳導(dǎo)率變化率(初期傳導(dǎo)率一氧化后傳導(dǎo)率/初期傳導(dǎo)率)優(yōu)選為25倍以下，更優(yōu)選為5至25倍。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實例，本發(fā)明的組合物中所包含的上述氫醌或喹啉防止上述甘醇氧化，使得對鋁類試片(例如，A12000系列試片)的傳導(dǎo)率變化率(初期傳導(dǎo)率一氧化后傳導(dǎo)率/初期傳導(dǎo)率)優(yōu)選為25倍以下，更優(yōu)選為5至25倍。
[0020]甘醇氧化后，本發(fā)明的組合物的產(chǎn)酸量為550ppm以下，具體地，對石墨類分離板的產(chǎn)酸量為30~550ppm，對鋁類試片的產(chǎn)酸量為30~120ppm。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實例，本發(fā)明的組合物中，冷卻液組合物的冷凍溫度為-300C以下。若以多種容積比例配合本發(fā)明的組合物與去離子水，則冷凍溫度會不同，組合物與去離子水的比例為10:90的情況下，冷凍溫度為-3.1°C，上述組合物與去離子水的比例為20:80的情況下，冷凍溫度為-7.2°C，上述組合物與去離子水的比例為30:70的情況下，冷凍溫度為-13.3°C，上述組合物與去離子水的比例為40:60的情況下，冷凍溫度為-22.1 °C，上述組合物與去離子水的比例為通常使用的比例即50:50的情況下，冷凍溫度為-34.7°C，冷凍防止效果優(yōu)秀。
[0022]本發(fā)明的防凍冷卻液組合物可包含pH調(diào)節(jié)劑、染料、消泡劑或腐蝕抑制劑。上述PH調(diào)節(jié)劑可包含堿金屬氫氧化物，優(yōu)選為氫氧化鉀或氫氧化鈉。上述腐蝕抑制劑在不對本發(fā)明的防凍冷卻液組合物的電導(dǎo)率產(chǎn)生影響的范圍內(nèi)可包含本領(lǐng)域中公知的多種腐蝕抑制劑。例如，混合選自包含羧酸鹽(carboxylate)、磷酸鹽(phosphate)、硝酸鹽(nitrate)、亞硝酸鹽(nitrite)、鑰酸鹽(molybdate)、鶴酸鹽(tungstate)、硼酸鹽(borate)、娃酸鹽(silicate)、硫酸鹽(sulfate)、亞硫酸鹽(sulfite)、碳酸鹽(carbonate)、胺鹽(aminesalt)、三唑(triazole)及噻唑(thiazole)的組中的I種或2種以上。
[0023]如上所述，本發(fā)明的最大的特征在于，在作為主基體的甘醇中組合氫醌或喹啉來提供冷凍防止功能得到提高且防止基劑氧化的燃料電池用防凍冷卻液。[0024]效果
[0025]簡要說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點如下:
[0026]( i )本發(fā)明提供燃料電池冷卻用組合物，其特征在于，包含:(a)甘醇；(b)去離子水(deionized water);以及(c)氫醌或喹啉。
[0027](ii)甘醇氧化后，本發(fā)明組合物中包含氫醌或喹啉的化合物的產(chǎn)酸量為550ppm以下。
[0028](iii)并且，本發(fā)明的組合物防止甘醇氧化來抑制離子性物質(zhì)生成，使得將對石墨類分離板及鋁類試片的電導(dǎo)率的變化率(初期傳導(dǎo)率一氧化后傳導(dǎo)率/初期傳導(dǎo)率)降至25倍以下的效果優(yōu)秀。
[0029](iv)因此，本發(fā)明的燃料電池用冷卻液組合物在冬季既不會冷凍，又能維持低導(dǎo)電率，因而能夠利用于燃料電池驅(qū)動裝置的冷卻系統(tǒng)用冷卻水。
【具體實施方式】
[0030]以下，通過實施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。這些實施例只是用于更加具體說明本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的主旨，本發(fā)明的范圍不局限于這些實施例，這對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0031]實施例
[0032]制備例1:防凍冷卻液組合物的制備
[0033]用稱來對下表1所示的成分的含量進(jìn)行稱重，并將這些成分投入去離子水(deionized water)中進(jìn)行攪拌,直至成為沒有殘留物的均勻的溶液為止，由此制備防凍冷卻液組合物。作為去離子水使用了在超純水制備裝置中去除離子的去離子水，作為甘醇類使用了陶氏化學(xué)公司(DOW Chemical)的乙二醇，作為醌及氫醌利用了從大井化金公司購買的醌及氫醌。
[0034]表1
[0035]防凍冷卻液組合物的組成[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，包含: Ca)甘醇； (b)去離子水；以及 (C)氫醌或喹啉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，上述甘醇選自包含單乙二醇、單丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三乙二醇及三丙二醇的組中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，上述燃料電池冷卻液組合物以組合物的總重量為基準(zhǔn)，包含0.005~I重量％的上述氫醌或喹啉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，上述燃料電池冷卻液組合物防止上述甘醇氧化，使得對石墨類分離板的傳導(dǎo)率變化率為25倍以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，上述燃料電池冷卻液組合物防止上述甘醇氧化，使得對鋁類試片的傳導(dǎo)率變化率為25倍以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池冷卻液組合物，其特征在于，上述燃料電池冷卻液組合物的冷凍溫 度為_30°C以下。
【文檔編號】B60L11/18GK103842466SQ201280045990
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】樸載潤, 趙昌烈, 李洪基 申請人:極東制研工業(yè)(株)