技术领域
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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 Publication2001-164244)。
发明内容
[0006] 发明目的
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 达到上述目的的手段
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 含硫醇或含硫酚可以是至少一种选自如下的化合物：2-(甲硫基)乙醇、2-(乙硫基)乙醇、2-(n-丙硫基)乙醇、2-(异丙硫基)乙醇、2-(n-丁硫基)乙醇、2-(异丁硫基)乙醇、2-(苯硫基)乙醇、2-巯基乙醇、2，2’-二硫代二乙醇、2-(2-
氨基乙硫基)乙醇、3-(乙硫基)丙醇、2，3-二巯基丙醇、3-巯基-1，2-丙二醇、4-(甲硫基)丁醇、3-巯基-2-丁醇、3-(甲硫基)己醇、3-巯基-1-己醇、2-噻吩甲醇、3-噻吩乙醇、2-噻吩乙醇、3-噻吩乙醇、DL-二硫代三醇、L-二硫代三醇、二硫代赤藓醇、4-(甲硫基)-6-(羟甲基)-o-甲酚、3-甲硫基丙醇、DL-蛋氨醇、L-蛋氨醇、硫代二乙二醇、6-羟基-1，3-苯并硫醇-2-
酮、2-巯基苯甲醇、4-巯基苯甲醇、4-(甲硫基)苯甲醇、4-羟基硫代苯酚、4，4’-硫代二苯酚、3，6-二噻-1，8辛二醇、3，7-二噻-1，9壬二醇和3，6-二恶-8-巯基辛烷-1-醇。
[0021] 含硫醇或含硫酚最好具有这样一种结构，即分子的端基为非硫原子。
[0022] 含硫醇或含硫酚可以是至少一种选自如下的化合物：2-(甲硫基)乙醇、2-(乙硫基)乙醇、2-(n-丙硫基)乙醇、2-(异丙硫基)乙醇、2-(n-丁硫基)乙醇、2-(异丁硫基)乙醇、2-(苯硫基)乙醇、2，2’二硫代二乙醇、2-(2-氨基乙硫基)乙醇、3-(乙硫基)丙醇、4-(甲硫基)丁醇、3-(甲硫基)己醇、2-噻吩甲醇、3-噻吩甲醇、2-噻吩乙醇、3-噻吩乙醇、4-(甲硫基)-6-(羟甲基)-o-甲酚、3-甲硫基丙醇、DL-蛋氨醇、L-蛋氨醇、硫代二乙二醇、6-羟基-1，3-苯并硫醇-2-酮、4-(甲硫基)苯甲醇、4，4’-硫代二苯酚、3，6-二噻-1，
8-辛二醇和3，7-二噻-1，9-壬二醇。
[0023] 含硫醇或含硫酚的含量最好在0.01-20重量份/100重量份基本组分的范围内。若含量低于这个范围，将不能提供足够的基本的氧化防护，但若其含量高于这个范围，将不能提供额外的效果，只是浪费而已。
[0024] 含硫醇或含硫酚本身就可当作冷却剂组合物的基本组分，它能很好地
预防氧化作用，因此能预防由于基本组分氧化而导致的导电率的提高。
[0025] 本发明的冷却剂组合物可以另外包含至少一种不会影响导电率的
防腐剂，用于抑制燃料电池中的金属
腐蚀作用。
[0026] 这种防腐剂可以选自如下化合物：
磷酸及其盐类、脂肪族
羧酸及其盐类、芳香族羧酸及其盐类、三唑、噻唑、
硅酸盐、
硝酸盐、亚硝酸盐、
硼酸盐、钼酸盐和胺盐。
[0027] 磷酸及其盐类可以选自：正磷酸、焦磷酸、六甲基磷酸、三聚磷酸及其碱金属盐。这些碱金属盐最好是钠盐和
钾盐。
[0028] 脂肪族羧酸及其盐类可选自如下化合物：戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基己酸、
己二酸、辛二酸、
壬二酸、癸二酸、十一酸、十二酸及其碱金属盐类。碱金属盐最好是钠盐和
钾盐。
[0029] 芳香族羧酸及其盐类可选自如下化合物：苯
甲酸、甲
苯甲酸、对叔丁基对苯甲酸、苯二甲酸、对甲氧基苯甲酸、
肉桂酸及其碱金属盐。碱金属盐最好是钠盐和钾盐。
[0030] 三唑可以选自苯并三唑、甲基苯并三唑、环苯并三唑和4-苯基-1，2，3-三唑。
[0031] 噻唑可以选自巯基苯并噻唑及其碱金属盐。碱金属盐最好是钠盐和钾盐。
[0032]
硅酸盐可以选自金属硅酸的钠盐和钾盐以及通式为Na2O/XSiO2(X：0.5至3.3)的称为“水玻璃”的硅酸钠水溶液。硝酸盐可以选自硝酸钠和硝酸钾。亚硝酸盐可以选自亚硝酸钠和亚硝酸钾。硼酸盐可以选自四硼酸钠和四硼酸钾。
[0033] 钼酸盐可以选自钼酸钠、钼酸钾和钼酸铵。胺盐可以选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺。
[0034] 诸如氢氧化钠和氢氧化钾等pH调节剂，消泡剂和
着色剂等都可以额外地和有选择地包括在本发明的冷却剂组合物中，对冷却剂的导电率没有影响。
[0035] 本发明的范围不受下述实施方案的限制。这些实施方案可在后附的
权利要求范围内进行改进。
[0036] 发明效果
[0037] 本发明的冷却剂组合物包括每分子中至少有一个硫原子的含硫醇或含硫酚，它们可长期防止燃料电池冷却剂导电率的提高(否则，导电率会因冷却剂基本组分的氧化而提高)并使冷却剂导电率的波动保持在0至10μS/cm范围内，这样，发电效率就不会恶化。
[0038] 本发明的最佳实施模式
[0039] 下面，将对本发明冷却剂组合物的一些最佳实施方案与传统冷却剂组合物对比实例进行对比叙述。表1所示出的分别是实施方案1-6和对比实例1-4的组分。每种组合物都含有作为基本组分的离子交换水(去离子水)和1，2-亚乙基二醇。实施方案1中还额外含有2-(甲硫基)乙醇。实施方案2中还额外含有2-(乙硫基)乙醇。实施方案3中额外含有2-(n-丁硫基)乙醇。实施方案4中额外含有2-(苯硫基)乙醇、实施方案5额外含有硫代二乙二醇。实施方案6额外含有3，7-二噻-1，9-壬二醇，而对比实例1中不含这类添加剂，对比实例2额外含有乙醇，对比实例3额外含有1-丙醇，对比实例4额外含有苯亚砜。
[0040]
[0041] 在氧化恶化试验之后对实施方案1-6和对比实例1-4中每一个实例的酸含量和电导率(μS/cm)进行了测定。测定值见表2所示。氧化恶化试验在100℃下进行了500小时。
[0042]
[0043] 表2说明，在氧化恶化试验之后，不含乙醇或苯酚，每分子中至少有一个硫原子的
