[发明专利]燃料电池的冷却剂组合物

说明书

技术领域

本发明所涉及的是燃料电池的冷却剂组合物，具体地说是涉及车用燃料的冷却剂组合物。更具体地说，本发明所涉及的燃料电池冷却剂组合物能有效地抑制燃料电池冷却剂的基本组分在长时间使用中因氧化而使其导电率提高。

技术背景

燃料电池通常呈堆叠结构形状，其中多个单元电池一个堆叠在另一个的上面。在使用过程中，燃料电池会产生热量。为了使燃料电池冷却，在每组单元电池中插入一块带有冷却剂通道的冷却板。冷却剂通过该冷却通道在冷却板中进行循环，对燃料电池进行冷却。

如果冷却剂的导电率较高，燃料电池中所产生的电流有一部分很容易漏入冷却剂，造成电流的浪费和动力的下降。因此，通常将导电率低而绝缘性高的纯水用作燃料电池的冷却剂。

但是，当用于车用燃料电池或家用辅助发电系统时，在电池或系统停用时，这种燃料电池的冷却剂便会冷却到环境温度并有可能在零度以下时冻结，由于冷却剂体积膨胀会严重地损坏冷却板并会极大地恶化燃料电池的功能。

为了防止发生这种冻结现象，可在冷却剂中掺合二元醇或一元醇以作一种基本组分。已有人提出包含水和二元醇当作基本组分和包含一种以胺为基础的碱性添加剂的燃料电池冷却剂(日本未审专利公开-Japanese Unexamined Patent Publication 2001-164244)。

发明内容

发明目的

由水和二元醇或一元醇当作其基本组分制成的传统燃料电池冷却剂，在使用过程中会逐步被氧化，冷却剂中会生成离子物质，冷却剂的导电率会逐渐提高。

为了解决上述问题，所提供的燃料电池冷却剂是在燃料电池的冷却剂通道中装入离子交换树脂，以便从冷却剂中脱除离子物质并可防止冷却剂的导电率的提高。

然而，离子交换树脂很快就会因脱除由冷却剂基本组分的氧化所产生的离子物质而耗尽，并丧失其脱除离子的效率，离子交换树脂的使用寿命也会迅速缩短。

因此，本发明的目的是提供一种用于燃料电池冷却剂的冷却剂组合物，这种冷却剂组合物能有效地抑制燃料电池冷却剂因其基本组分在长期使用过程中发生氧化而导致导电率的提高。

达到上述目的的手段

本发明燃料电池冷却剂组合物的特征在于，每个分子包括至少具有一个硫原子的含硫醇或含硫酚。

本发明燃料电池冷却剂组合物的基本组分最好具有低的导电率和抗冻结特性并包括选自水、一元醇、二元醇和二元醇醚中的至少一种组分。

一元醇可以是至少一种选自如下化合物的组分：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇。

二元醇可以是至少一种选自如下化合物的组分：1，2-亚乙基二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇和1，5-戊二醇、己二醇。

二元醇醚可以是至少一种选自如下化合物的组分：乙二醇一甲醚、二乙二醇一甲醚、三乙二醇一甲醚、四乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、二乙二醇一乙醚、三乙二醇一乙醚、四乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二乙二醇一丁醚、三乙二醇一丁醚和四乙二醇一丁醚。

其中，优选的是乙二醇和丙二醇，因为容易处理、价格相对低廉而且比较通用。

基本组分包括每分子中至少含一个硫原子的含硫的乙醇和含硫的苯酚。含硫醇和含硫酚在抑制基本组分氧化方面是优秀的。当包括这种含硫醇或含硫酚的本发明冷却剂组合物用水稀释至适当浓度并用来当作冷却剂时，这种冷却剂的导电率不会提高(否则，会因基本组分的氧化而提高)或保持低于10μS/cm(这个范围将不会降低燃料电池的发电能力)。即使冷却剂已用了很长时间，导电率的波动也可保持在0至10μS/cm的范围内。

能提供这种效果的含硫醇或含硫酚的每个分子中至少有一个硫原子，可任意选择，只要它至少有一个羟基即可。这种乙醇和苯酚优选在其基本组分中有较高的溶解度，且其具有1至20碳原子，更优选的是具有1至10碳原子。这种含硫醇或酚优选具有链式结构，更优选是具有直链结构。