PL205334B1 - Wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi - Google Patents
Wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymiInfo
- Publication number
- PL205334B1 PL205334B1 PL377707A PL37770703A PL205334B1 PL 205334 B1 PL205334 B1 PL 205334B1 PL 377707 A PL377707 A PL 377707A PL 37770703 A PL37770703 A PL 37770703A PL 205334 B1 PL205334 B1 PL 205334B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- propanediol
- azole derivatives
- weight
- fuel cell
- derivatives
- Prior art date
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 150000007980 azole derivatives Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 25
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 title claims abstract description 23
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 title claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 claims abstract description 13
- -1 alkylene glycols Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-1H-benzotriazole Chemical compound C1=C(C)C=CC2=NNN=C21 LRUDIIUSNGCQKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 4H-1,2,4-triazole Chemical compound C=1N=CNN=1 NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 3
- 150000000565 5-membered heterocyclic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 108010053481 Antifreeze Proteins Proteins 0.000 abstract description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- 150000000177 1,2,3-triazoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007798 antifreeze agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001565 benzotriazoles Chemical class 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000892 gravimetry Methods 0.000 description 1
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 1
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/20—Antifreeze additives therefor, e.g. for radiator liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi, zwłaszcza w pojazdach mechanicznych, gotowa do użycia.
Ogniwa paliwowe przeznaczone do stosowania w pojazdach mechanicznych muszą być zdolne do działania w niskiej temperaturze na zewnątrz, poniżej około -40°C. Nieodzowny jest obieg chłodziwa zabezpieczony przed zamarzaniem.
W przypadku ogniw paliwowych zastosowanie ś rodków zapobiegających zamarzaniu do chłodnic zwykle stosowanych w silnikach spalinowych nie jest możliwe bez całkowitej izolacji kanałów chłodzących, ponieważ ze względu na zawarte w nich sole stanowiące inhibitory korozji, takie środki mają za wysoką przewodność elektryczną, co niekorzystnie wpływa na działanie ogniw paliwowych.
W DE-A 19802490 (1) opisano ogniwa paliwowe z obiegiem chłodzącym zabezpieczonym przed zamarzaniem, przy czym jako chłodziwo stosuje się mieszaninę izomerów parafinowych o temperaturze krzepnięcia poniżej -40°C. Jednak niekorzystna jest palność takiego chłodziwa.
W EP-A 1009050 (2) opisano układ ogniw paliwowych do samochodów, w którym jako czynnik chłodzący zastosowano powietrze. Jednak wadą jest to, że powietrze jest gorszym przewodnikiem ciepła niż ciekły czynnik chłodzący.
W WO 00/17951 (3) opisano układ chłodzenia do ogniw paliwowych, w którym jako chłodziwo zastosowano mieszaninę czystego glikolu monoetylenowego i wody w stosunku 1:1, bez dodatków. Ze względu na brak inhibitorów korozji, a zatem brak ochrony przed korozją metali obecnych w układzie chłodzenia, znajduje się w nim wymiennik jonitowy, utrzymujący czystość chłodziwa i niską przewodność właściwą w stosunkowo długim czasie, co w rezultacie zapobiega zwarciom elektrycznym i korozji. Jako odpowiednie wymieniacze jonowe wymieniono ż ywice anionowe, np. silnie alkaliczne żywice typu hydroksylowego, oraz żywice kationowe np. z grupami sulfonowymi, jak również inne jednostki filtrujące np. filtry z węglem aktywnym.
Budowę i sposób działania ogniwa paliwowego do samochodów, a zwłaszcza ogniwa paliwowego z membraną elektrolityczną o przewodnictwie elektronowym (ogniwo paliwowe PEM, „polymer electrolyte membrane fuel cell), opisano przykładowo w (3), przy czym korzystnym metalem w obiegu chłodzenia (chłodnicy) jest aluminium.
W WO 02/055630 (4) opisano chł odziwa do ukł adów chł odzenia w napę dach z ogniwami paliwowymi, które są oparte na glikolu i zawierają estry ortokrzemowe jako inhibitory korozji.
W WO 02/073727 (5) opisano nietoksyczne chł odziwa do ogniw paliwowych, na bazie 1,3-propanodiolu w wodzie bez dodatków.
Zastosowanie pochodnych azolowych, takich jak benzimidazol, benzotriazol lub tolutriazol, jako inhibitorów korozji w środkach zapobiegających zamarzaniu chłodnic w zwykłych silnikach spalinowych napędzanych benzyną lub olejem napędowym jest znane od dawna, np. z G. Reinhard i in., „Aktiver Korrosionsschutz in wassrigen Medien, str. 87-98, expert-Verlag 1995 (ISBN 3-8169-1265-6).
Zastosowanie takich pochodnych azolowych w chłodziwach na bazie glikolu alkilenowego lub ich pochodnych do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi opisano w niemieckim zgłoszeniu patentowym nr DE 101 28 530.2 (6).
W WO 02/055759 (7) opisano środki zapobiegające zamarzaniu/chłodzące do silników spalinowych wewnętrznego spalania, zawierające 95 - 97% wag. 1,3-propanodiolu oraz inne substancje w niewielkich ilościach, przy czym do silników z ogniwami paliwowymi zalecano jedynie czysty 1,3-propanodiol.
Głównym problemem w przypadku układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi jest utrzymanie niskiej przewodności elektrycznej chłodziwa, w celu zapewnienia bezpiecznego i niezakłóconego działania ogniwa paliwowego i trwałego zapobiegania zwarciom elektrycznym i korozji.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że czas trwania niskiej przewodności elektrycznej w układach chłodzących na bazie 1,3-propanodiolu lub mieszanin 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi lub ich pochodnych, w szczególności zawierających zintegrowany wymieniacz jonowy, zgodnie z (3), można zwiększyć przez dodanie niewielkich ilości pochodnych azolowych. W praktyce zaletą tego jest możliwość wydłużenia przedziałów czasu pomiędzy wymianami chłodziwa, czym w szczególności zainteresowany jest przemysł motoryzacyjny.
Wynalazek dotyczy wodnej kompozycji chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi, gotowej do użycia, charakteryzującej się tym, że zawiera (a) 10 - 90% wagowych 1,3-propanodiolu lub mieszaniny 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi i/lub ich pochodnymi,
PL 205 334 B1 (b) 90 - 10% wagowych wody, (c) 0,005 - 5% wagowych jednego lub większej liczby 5-członowych związków heterocyklicznych (pochodnych azolowych) o 2 lub 3 heteroatomach wybranych spośród atomów azotu i siarki, przy czym zawierają one co najwyżej jeden atom siarki i mogą zawierać aromatyczny lub nasycony 6-członowy skondensowany pierścień, oraz (d) estry kwasu ortokrzemowego w ilości odpowiadającej zawartości krzemu 2 - 2000 ppm wagowych.
przy czym tę kompozycję można otrzymać przez rozcieńczenie koncentratu środka zapobiegającego zamarzaniu wodą wolną od jonów.
Korzystnie kompozycja zawiera 0,0075 - 2,5% wagowych, a zwłaszcza 0,01 - 1% wagowych, pochodnych azolowych.
Korzystnie kompozycja jako pochodne azolowe zawiera benzimidazol, benzotriazol, tolutriazol, 1H-1,2,4-triazol i/lub uwodorniony tolutriazol.
Kompozycje według wynalazku można wytworzyć z koncentratów środków zapobiegających zamarzaniu do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi, zawierających odpowiednie pochodne azolowe.
Korzystne są takie koncentraty środków zapobiegających zamarzaniu, które zawierają łącznie 0,05 - 5, w szczególności 0,075 - 2,5, a zwłaszcza 0,1 - 1% wag. wspomnianych pochodnych azolowych.
Korzystnie pochodnymi azolowymi są skondensowane imidazole i skondensowane 1,2,3-triazole o ogólnym wzorze (I) lub (II)
(I) (II) w których to wzorach R oznacza atom wodoru lub C1-C10-alkil, a zwłaszcza metyl lub etyl, a X oznacza atom azotu lub grupę C-H. Typowymi przykładami pochodnych azolowych o wzorze (I) są benzimidazol (X = C-H, R = H), benzotriazol (X = N, R = H) i tolutriazol (X = N, R = CH3). Typowym przykładem pochodnej azolowej o wzorze (II) jest uwodorniony 1,2,3-tolutriazol (X = N, R = CH3).
Następną korzystną grupą pochodnych azolowych są benzotioazole o ogólnym wzorze (III)
(III) w którym R ma wyżej podane znaczenie, a R' oznacza atom wodoru, C1-C10-alkil, w szczególności metyl lub etyl, albo w szczególności grupę merkapto (-SH). Typowym przykładem pochodnej azolowej o wzorze (III) jest 2-merkaptobenzotiazol.
Ponadto korzystne są nieskondensowane pochodne azolowe o ogólnym wzorze (IV)
w którym X i Y razem oznaczają dwa atomy azotu, albo jeden atom azotu i jedną grupę C-H, np. korzystne są 1H-1,2,4-triazol (X = Y = N) lub imidazol (X = N, Y = C-H).
Jako pochodne azolowe szczególnie korzystne są benzimidazol, benzotriazol, tolutriazol, uwodorniony tolutriazol, 1H-1,2,4-triazol lub ich mieszanina.
Pochodne azolowe są dostępne w handlu albo można je wytwarzać zwykłymi sposobami. Uwodornione benzotriazole, takie jak uwodorniony tolutriazol, można otrzymać według DE-A 1948797 (8) i są one także dostępne w handlu.
Oprócz tych pochodnych azolowych, koncentraty środków zapobiegających zamarzaniu zawierają dodatkowo estry kwasu ortokrzemowego, np. opisane w (4). Typowymi przykładami takich estrów
PL 205 334 B1 kwasu ortokrzemowego są tetraalkoksysilan, taki jak tetraetoksysilan. Korzystne są koncentraty środków zapobiegających zamarzaniu w szczególności takie, które zawierają łącznie 0,05 - 5% wag. pochodnych azolowych, z których to koncentratów otrzymuje się gotowe do użycia wodne kompozycje chłodziw zawierające 2 - 2000 ppm krzemu, w szczególności 25 - 500 ppm wag. krzemu.
Z koncentratów środków zapobiegających zamarzaniu, przez rozcieńczenie wodą wolną od jonów, można otrzymać gotowe do użycia wodne kompozycje chłodziw o przewodności nie większej niż 50 μS/cm, zasadniczo zawierające (a) 10 - 90% wag. 1,3-propanodiolu lub mieszaniny 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi i/lub ich pochodnymi, (b) 90 - 10% wag. wody, (c) 0,005 - 5, korzystnie 0,0075 - 2,5, a zwłaszcza 0,01 - 1% wag. pochodnych azolowych, oraz (d) estry kwasu ortokrzemowego.
Łączna ilość wszystkich składników wynosi 100% wag.
Początkowa przewodność elektryczna gotowych do użycia wodnych kompozycji chłodziw wynosi nie więcej niż 50, w szczególności 25, korzystnie 10, zwłaszcza 5 μS/cm lub mniej. Przewodność utrzymywana jest na tym niskim poziomie, przy ciągłym działaniu napędu z ogniwami paliwowymi przez kilka tygodni lub miesięcy, zwłaszcza gdy w napędzie z ogniwami paliwowymi stosuje się układ chłodzenia zawierający wymieniacz jonowy.
Wartość pH gotowych do użycia wodnych kompozycji chłodziw według wynalazku zmniejsza się w czasie działania napędu znacznie wolniej niż w przypadku cieczy chłodzących niezawierających pochodnych azolowych. Wartość pH świeżych kompozycji chłodziw według wynalazku wynosi zwykle 4,5 - 7 i może zmniejszać się do 3,5 przy pracy ciągłej. Stosowana do rozcieńczania woda wolna od jonów może być czystą wodą destylowaną lub wodą dwukrotnie destylowaną lub wodą demineralizowaną przez wymieniacz jonowy.
Korzystnie stosunek wagowy 1,3-propanodiolu lub mieszaniny 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi i/lub ich pochodnymi do wody, w gotowych do użycia wodnych kompozycjach chłodziw, wynosi od 20:80 do 80:20, w szczególności od 25:75 do 75:25, korzystnie od 65:35 do 35:65, a zwłaszcza od 60:40 do 40:60.
Można stosować mieszaniny 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi jako składnikami i/lub ich pochodnymi, w szczególności z glikolem monoetylenowym, ale także z glikolem monopropylenowym (czyli 1,2-propanodiolem), poliglikolami, eterami glikolowymi lub glicerolem. Korzystnie jest, aby takie mieszaniny zawierały więcej niż 50, w szczególności więcej niż 80, a zwłaszcza więcej niż 95% wag. 1,3-propanodiolu.
Koncentraty środków zapobiegających zamarzaniu, z których otrzymuje się gotowe do użycia wodne kompozycje chłodziw, można wytwarzać przez rozpuszczenie pochodnych azolowych w 1,3-propanodiolu lub mieszaninach 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi i/lub ich pochodnymi, które można stosować w postaci bezwodnej lub z małą zawartością wody (do około 10, w szczególności do 5% wag.).
Kompozycje chłodziw według wynalazku można także stosować zgodnie z WO 02/063707 (9) lub zgodnie z niemieckim zgłoszeniem patentowym nr DE 102 01 276.8 (10), w których czynnik chłodzący zapobiega powstawaniu korozji przez dodatkową demineralizację elektrochemiczną lub za pomocą ciekłego środka dejonizującego.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady. Kompozycje chłodziw według wynalazku badano w teście opisanym poniżej pod względem ich przydatności do układów chłodzenia w napędach z ogniwem paliwowym.
P r z y k ł a d y
Zważono pięć testowych próbek aluminium (aluminium lutowane próżniowo, oznaczenie: EN-AW 3005, jednostronnie platerowane przez nalutowywanie 10% wag. EN-AW 4045; wymiary: 58 x 26 x 0,35 mm, z otworem o średnicy 7 mm), połączono je nieprzewodząco za pomocą śrub z tworzywa sztucznego z nakrętkami i teflonowymi podkładkami, i umieszczono na dwóch teflonowych wspornikach w 1 litrowej szklanej zlewce ze szlifem i szklaną pokrywką. Zlewkę napełniono 1000 ml badanej cieczy. Zlewkę szczelnie zamknięto w sposób chroniący przed dostępem powietrza i ogrzano do 88°C, i ciecz intensywnie mieszano za pomocą mieszadła mechanicznego. Zmierzono przewodność na początku testu i po tygodniowej przerwie, z użyciem wcześniej pobranej próbki cieczy w temperaturze pokojowej (miernik przewodności LF 530 z WTW/Weilheim). Następnie zakończono test i próbki aluminium oceniono wizualnie i po trawieniu wodnym roztworem kwasu chromowego/kwasu fosforowego oceniono metodą grawimetryczną zgodnie z ASTM D 1384-94.
PL 205 334 B1
Wyniki podano w tabeli 1. Wykazują one, że nawet po nieprzerwanym okresie 28 dni testu, praktycznie nie stwierdzono przyrostu przewodności elektrycznej w przykładach 1 i 2 w granicach odchylenia standardowego od początku testu; wartości wynosiły nadal poniżej 5 μS/cm i były zatem co najmniej równoważne jak w przypadku preparatów według (6).
W żadnym przypadku nie zaobserwowano znaczącej korozji na próbkach aluminium.
W mieszaninie 1,3-propanodiolu i wody stosunek objętościowy 60:40 odpowiada stosunkowi wagowemu 62,5:37,5.
W przykładzie 2 estry kwasu ortokrzemowego dawkowano tak, aby zawartość krzemu w cieczy chłodzącej wynosiła 100 ppm.
T a b e l a 1
| Kompozycja chłodziwa | Przykład 1 (porównawczy): 60% obj. 1,3-propanodiolu, 40% obj. wody, 0,1% wag. benzotriazolu | Przykład 2 60% obj. 1,3-propanodiolu, 40% obj. wody, 0,1% wag. benzotriazolu, 742 ppm wag. tetraetoksysilanu | Tabela 2, Przykład 2 z (6) (dla porównania): 60% obj. glikolu monoetylenowego 40% obj. wody 0,1% wag. benzotriazolu 742 ppm wag. tetraetoksysilanu |
| Przewodność elektryczna [μβ/οιτι] Początek testu: | 2,9 | 3,4 | 3,2 |
| po 7 dniach: | 3,4 | 3,3 | 5,6 |
| po 14 dniach: | 3,4 | 3,1 | 5,2 |
| po 21 dniach: | 3,5 | 3,3 | |
| po 28 dniach: | 3,3 | 2,8 | 6,9 |
| PH Początek testu: | 5,3 | 5,5 | 5,0 |
| Koniec testu: | 4,5 | 4,6 | 4,9 |
| Wygląd próbki aluminium po teście: | w zasadzie | w zasadzie | w zasadzie niezmieniona |
| Zmiana masy [mg/cm2] po trawieniu: | niezmieniona | niezmieniona | (koniec testu: 77 dni) |
| 1 | -0,01 | ±0,00 | -0,02 |
| 2 | -0,01 | -0,01 | -0,02 |
| 3 | -0,01 | -0,01 | -0,04 |
| 4 | -0,01 | -0,01 | -0,04 |
| 5 | -0,03 | -0,03 | -0,04 |
| Średnia wartość z próbek | -0,01 | -0,01 | -0,03 |
| Roztwór po zakończeniu testu | bezbarwny, przejrzysty | bezbarwny, przejrzysty | bezbarwny, przejrzysty |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (3)
1. Wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi, gotowa do użycia, znamienna tym, że zawiera (a) 10 - 90% wagowych 1,3-propanodiolu lub mieszaniny 1,3-propanodiolu z glikolami alkilenowymi i/lub ich pochodnymi, (b) 90 - 10% wagowych wody, (c) 0,005 - 5% wagowych jednego lub większej liczby 5-członowych związków heterocyklicznych (pochodnych azolowych) o 2 lub 3 heteroatomach wybranych spośród atomów azotu i siarki,
PL 205 334 B1 przy czym zawierają one co najwyżej jeden atom siarki i mogą zawierać aromatyczny lub nasycony 6-członowy skondensowany pierścień, oraz (d) estry kwasu ortokrzemowego w ilości odpowiadającej zawartości krzemu 2 - 2000 ppm wagowych, przy czym tę kompozycję można otrzymać przez rozcieńczenie koncentratu środka zapobiegającego zamarzaniu wodą wolną od jonów.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera 0,0075 - 2,5% wagowych, a zwłaszcza 0,01 - 1% wagowych, pochodnych azolowych.
3. Kompozycja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jako pochodne azolowe zawiera benzimidazol, benzotriazol, tolutriazol, 1H-1,2,4-triazol i/lub uwodorniony tolutriazol.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10258385A DE10258385A1 (de) | 2002-12-12 | 2002-12-12 | Kühlmittel auf Basis von 1,3-Propandiol enthaltend Azolderivate für Brennstoffzellen-Kühlsysteme |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL377707A1 PL377707A1 (pl) | 2006-02-06 |
| PL205334B1 true PL205334B1 (pl) | 2010-04-30 |
Family
ID=32336312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL377707A PL205334B1 (pl) | 2002-12-12 | 2003-12-03 | Wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060027782A1 (pl) |
| EP (1) | EP1572830B1 (pl) |
| JP (1) | JP4944381B2 (pl) |
| KR (1) | KR101021207B1 (pl) |
| CN (1) | CN1726269B (pl) |
| AR (1) | AR042449A1 (pl) |
| AT (1) | ATE500305T1 (pl) |
| AU (1) | AU2003294775B2 (pl) |
| BR (1) | BR0317186B1 (pl) |
| CA (1) | CA2509597C (pl) |
| DE (2) | DE10258385A1 (pl) |
| ES (1) | ES2359699T3 (pl) |
| MX (1) | MXPA05006019A (pl) |
| PL (1) | PL205334B1 (pl) |
| WO (1) | WO2004053015A1 (pl) |
| ZA (1) | ZA200505558B (pl) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6818146B2 (en) * | 2001-01-16 | 2004-11-16 | Shell Oil Company | Chemical base for engine coolant/antifreeze with improved thermal stability properties |
| CA2579118C (en) | 2004-09-08 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Non-conductive colored heat transfer fluids |
| CN101015084B (zh) | 2004-09-08 | 2010-10-27 | 霍尼韦尔国际公司 | 处理过的离子交换树脂、制造方法、包含其的组件和传热系统、以及使用方法 |
| US8658326B2 (en) | 2004-09-08 | 2014-02-25 | Prestone Products Corporation | Heat transfer system, fluid, and method |
| MX2007002588A (es) | 2004-09-08 | 2007-05-09 | Honeywell Int Inc | Inhibidores de la corrosion, fluidos de transferencia de calor inhibidores de la corrosion y uso de los mismos. |
| AU2005282491A1 (en) | 2004-09-08 | 2006-03-16 | Honeywell International Inc. | Colorant treated ion exchange resins, method of making, heat transfer systems and assemblies containing the same, and method of use |
| US20070203276A1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-30 | Gyorgyi Fenyvesi | Plasticizers comprising biologically-based mono and di esters |
| FR2958654B1 (fr) * | 2010-04-08 | 2013-08-23 | Dehon S A | Liquide caloporteur |
| JP7026672B2 (ja) | 2016-07-29 | 2022-02-28 | エコラブ ユーエスエイ インク | 腐食軽減のためのベンゾトリアゾールおよびトリルトリアゾール誘導体 |
| JP7101695B2 (ja) * | 2016-11-23 | 2022-07-15 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | アゾール誘導体および追加の防食剤を含む、燃料電池および／またはバッテリを備えた電気自動車の冷却システム用クーラント |
| CN113015776A (zh) * | 2018-11-06 | 2021-06-22 | 巴斯夫欧洲公司 | 新的用于冷却锂储存电池的传热液体 |
| JP7111588B2 (ja) * | 2018-11-14 | 2022-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却液組成物 |
| JP2020105942A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | 株式会社デンソー | 車両用熱マネジメントシステム |
| JP6836210B2 (ja) * | 2018-12-26 | 2021-02-24 | 株式会社デンソー | 車両用熱マネジメントシステム、熱輸送媒体、および車両走行用の電池の冷却方法 |
| JP2020125384A (ja) | 2019-02-01 | 2020-08-20 | 株式会社デンソー | 熱輸送媒体および車両用熱マネジメントシステム |
| EP3865552A1 (en) | 2020-02-11 | 2021-08-18 | Arteco NV | Heat-transfer fluid with low conductivity comprising an amide inhibitor, methods for its preparation and uses thereof |
| EP4117085A1 (en) | 2021-07-07 | 2023-01-11 | Basf Se | Novel coolant with low electrical conductivity |
| CN113698917B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-11-24 | 统一石油化工有限公司 | 一种氢燃料电池车用冷却液组合物 |
| CN113789160B (zh) * | 2021-09-10 | 2023-07-04 | 浙江巨化技术中心有限公司 | 一种包含聚乙二醇硫氮杂化改性体的组合物、及其用于液冷剂的用途以及浸没式液冷系统 |
| CA3240899A1 (en) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | Timo Weide | Heat transfer system with organic, non-ionic inhibitors compatible with flux exposure in fuel cell operations |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1948794A1 (de) | 1969-09-26 | 1971-04-01 | Rhein Chemie Rheinau Gmbh | 4,5,6,7-Tetrahydrobenzotriazole,Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Korrosionsinhibitoren |
| US4460478A (en) * | 1982-09-30 | 1984-07-17 | Union Carbide Corporation | Orthosilicate ester containing heat transfer fluids |
| DE19802490C2 (de) | 1998-01-23 | 2002-01-24 | Xcellsis Gmbh | Verwendung eines Paraffins als Kühlmittel für Brennstoffzellen |
| AU5723099A (en) | 1998-09-22 | 2000-04-10 | Ballard Power Systems Inc. | Antifreeze cooling subsystem |
| DE19857398B4 (de) | 1998-12-12 | 2010-07-08 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Brennstoffzellensystem, insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge |
| JP4842420B2 (ja) * | 1999-09-28 | 2011-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却液、冷却液の封入方法および冷却システム |
| DE10063951A1 (de) * | 2000-12-20 | 2002-06-27 | Basf Ag | Kühlmittel für Kühlsysteme in Brennstoffzellenantrieben |
| US6818146B2 (en) | 2001-01-16 | 2004-11-16 | Shell Oil Company | Chemical base for engine coolant/antifreeze with improved thermal stability properties |
| US7452479B2 (en) * | 2001-02-14 | 2008-11-18 | Shell Oil Company | Chemical base for fuel cell engine heat exchange coolant/antifreeze comprising 1,3-propanediol |
| DE10128530A1 (de) | 2001-06-13 | 2002-12-19 | Basf Ag | Kühlmittel für Kühlsysteme in Brennstoffzellenantrieben enthaltend Azolderivate |
| DE10201276A1 (de) * | 2002-01-15 | 2003-07-24 | Basf Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Entionisieren von Kühlmedien für Brennstoffzellen |
-
2002
- 2002-12-12 DE DE10258385A patent/DE10258385A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-12-03 KR KR1020057010516A patent/KR101021207B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-03 PL PL377707A patent/PL205334B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2003-12-03 US US10/536,806 patent/US20060027782A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-03 BR BRPI0317186-8B1A patent/BR0317186B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-12-03 JP JP2004557982A patent/JP4944381B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-03 CN CN2003801059816A patent/CN1726269B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-03 WO PCT/EP2003/013633 patent/WO2004053015A1/de not_active Ceased
- 2003-12-03 AT AT03785723T patent/ATE500305T1/de active
- 2003-12-03 ES ES03785723T patent/ES2359699T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-03 EP EP03785723A patent/EP1572830B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-03 DE DE50313514T patent/DE50313514D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-03 CA CA2509597A patent/CA2509597C/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-03 AU AU2003294775A patent/AU2003294775B2/en not_active Ceased
- 2003-12-03 MX MXPA05006019A patent/MXPA05006019A/es active IP Right Grant
- 2003-12-12 AR ARP030104591A patent/AR042449A1/es unknown
-
2005
- 2005-07-11 ZA ZA200505558A patent/ZA200505558B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MXPA05006019A (es) | 2005-08-18 |
| JP2006510168A (ja) | 2006-03-23 |
| KR20050085504A (ko) | 2005-08-29 |
| WO2004053015A1 (de) | 2004-06-24 |
| EP1572830A1 (de) | 2005-09-14 |
| BR0317186B1 (pt) | 2013-08-13 |
| AU2003294775B2 (en) | 2009-08-27 |
| CN1726269A (zh) | 2006-01-25 |
| ATE500305T1 (de) | 2011-03-15 |
| PL377707A1 (pl) | 2006-02-06 |
| BR0317186A (pt) | 2005-11-01 |
| AR042449A1 (es) | 2005-06-22 |
| JP4944381B2 (ja) | 2012-05-30 |
| ZA200505558B (en) | 2006-10-25 |
| CA2509597A1 (en) | 2004-06-24 |
| CA2509597C (en) | 2012-11-20 |
| US20060027782A1 (en) | 2006-02-09 |
| KR101021207B1 (ko) | 2011-03-11 |
| CN1726269B (zh) | 2012-11-07 |
| AU2003294775A1 (en) | 2004-06-30 |
| DE10258385A1 (de) | 2004-06-24 |
| EP1572830B1 (de) | 2011-03-02 |
| DE50313514D1 (de) | 2011-04-14 |
| ES2359699T3 (es) | 2011-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100898941B1 (ko) | 아졸 유도체를 함유하는 연료 전지 구동장치에서의 냉각시스템용 냉각제 | |
| PL205334B1 (pl) | Wodna kompozycja chłodziwa do układów chłodzenia w napędach z ogniwami paliwowymi | |
| PL198198B1 (pl) | Sposób zabezpieczania napedów z ogniw paliwowych przed korozją i zastosowanie koncentratu środka zapobiegającego zamarzaniu | |
| ZA200401947B (en) | Corrosion inhibiting compositions and methods for fuel cell coolant systems. | |
| KR101420746B1 (ko) | 하이드로퀴논 또는 퀴놀린을 포함하는 연료전지 냉각액 조성물 | |
| KR101204330B1 (ko) | 연료전지 냉각액 조성물 | |
| CN115843306A (zh) | 冷却剂组合物和浓缩的冷却剂组合物 | |
| JP2022109341A (ja) | 冷却液組成物および濃縮冷却液組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RECP | Rectifications of patent specification | ||
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20131203 |