本發(fā)明涉及氫燃料電池，具體涉及一種氫燃料電池冷卻液及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，清潔能源的開(kāi)發(fā)利用成為世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。氫燃料電池作為一種高效、清潔的能源轉(zhuǎn)換裝置，因其零排放、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，氫燃料電池的性能和壽命受到多種因素的影響，其中冷卻液的選擇尤為關(guān)鍵。
2、傳統(tǒng)的醇類(lèi)冷卻液，如甲醇、乙醇等，由于其良好的熱傳導(dǎo)性能以及與燃料電池材料的兼容性，長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛應(yīng)用于氫燃料電池中。這類(lèi)冷卻液能夠有效地將燃料電池產(chǎn)生的熱量帶走，保證電池在適宜的溫度下工作，從而維持其穩(wěn)定性和效率。然而，醇類(lèi)冷卻液也存在一些不容忽視的問(wèn)題。首先，它們屬于易燃物質(zhì)，一旦泄漏或遇到火源，極易引發(fā)安全事故，給使用者帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)。其次，醇類(lèi)冷卻液對(duì)環(huán)境具有一定的危害性，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)水體和土壤造成污染，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。此外，醇類(lèi)冷卻液的蒸汽壓較高，容易導(dǎo)致冷卻液蒸發(fā)損失，這不僅增加了維護(hù)成本，還可能影響燃料電池的正常運(yùn)行。
3、基于此，提供一種環(huán)境友好、安全性高，熱傳導(dǎo)性好、熱穩(wěn)定性好且材料兼容性好的非醇類(lèi)氫燃料電池冷卻液具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種兼具防凍、降溫、防腐、防垢、防菌等多種功能，同時(shí)具有低電導(dǎo)率和高膜電極兼容性的特點(diǎn)的氫燃料電池冷卻液。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種氫燃料電池冷卻液，該氫燃料電池冷卻液由包括以下重量份的物質(zhì)組成：水60-90重量份、碳納米改性丙二醇醚5-20重量份、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0.5-5重量份、聚乙二醇3-12重量份、有機(jī)硼酸酯0.5-5重量份、聚丙烯酸0.1-3重量份、季銨鹽0.1-0.8重量份、銀納米粒子0.01-0.4重量份；
3、所述銀納米粒子的平均體積直徑為20-80nm；
4、所述碳納米改性丙二醇醚為由包括以下步驟的方法制備得到的產(chǎn)物：
5、將預(yù)處理碳納米顆粒與丙二醇醚進(jìn)行接觸混合，再經(jīng)超聲處理得到所述碳納米改性丙二醇醚；
6、所述預(yù)處理碳納米顆粒為由包括以下步驟的方法制備得到的產(chǎn)物：
7、s1、將碳納米顆粒于酸洗溶液中浸泡1-3h，得到混合物i；
8、s2、將所述混合物i加熱至100-120℃并回流2-5h，用去離子水洗滌后得到混合物ii；
9、s3、將所述混合物ii與鈦酸酯偶聯(lián)劑溶液進(jìn)行第一反應(yīng)，然后于惰性氣體、800-900℃焙燒1-2h，得到所述預(yù)處理碳納米顆粒。
10、本發(fā)明第二方面提供一種制備氫燃料電池冷卻液的方法，該方法應(yīng)用第一方面所述的氫燃料電池冷卻液中的物質(zhì)進(jìn)行，該方法包括：
11、（1）將水和碳納米改性丙二醇醚混合進(jìn)行第一接觸，得到預(yù)混液i；
12、（2）將所述預(yù)混液i與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽混合進(jìn)行第二接觸，得到預(yù)混液ii；
13、（3）將聚乙二醇、聚丙烯酸、有機(jī)硼酸酯與所述預(yù)混液ii混合進(jìn)行第三接觸，得到預(yù)混液iii；
14、（4）在超聲條件下，將所述預(yù)混液iii與季銨鹽和銀納米粒子混合進(jìn)行第四接觸，調(diào)節(jié)ph后經(jīng)超精濾裝置去除雜質(zhì)，再經(jīng)離子交換后得到氫燃料電池冷卻液；
15、其中，各物質(zhì)的用量為：水60-90重量份、碳納米改性丙二醇醚5-20重量份、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0.5-5重量份、聚乙二醇3-12重量份、有機(jī)硼酸酯0.5-5重量份、聚丙烯酸0.1-3重量份、季銨鹽0.1-0.8重量份、銀納米粒子0.01-0.4重量份。
16、本發(fā)明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制備得到的氫燃料電池冷卻液。
17、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的方法至少具有以下有益效果：
18、（1）本發(fā)明提供的氫燃料電池冷卻液在具有低電導(dǎo)率的同時(shí)不易燃，提高了氫燃料電池系統(tǒng)的整體安全性；并且，在優(yōu)化了防腐性和抗菌性的同時(shí)還增強(qiáng)了冷卻液的熱傳導(dǎo)能力，有效提高了氫燃料電池系統(tǒng)的散熱效率，保障了電池在高溫工作條件下的穩(wěn)定性和壽命；減少了冷卻液的蒸發(fā)損失，降低了冷卻系統(tǒng)的維護(hù)頻率和成本，同時(shí)提高了冷卻液的使用壽命；與氫燃料電池系統(tǒng)中的其他材料具有良好的兼容性，減少了腐蝕和污染問(wèn)題，維護(hù)了電池的性能；
19、（2）在本發(fā)明提供的方法中聚乙二醇、聚丙烯酸、有機(jī)硼酸酯能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，并且后面加入的季銨鹽能與這些高分子物質(zhì)體系發(fā)生相互作用，從而增加體系的表面活性、穩(wěn)定性、耐溫性和導(dǎo)電性；
20、（3）在本發(fā)明提供的方法中銀納米粒子與季銨鹽的陽(yáng)離子部分能發(fā)生相互作用，使得銀納米粒子的表面性質(zhì)發(fā)生變化，形成穩(wěn)定的納米復(fù)合物，同時(shí)改變銀離子的釋放速率，從而有效抑制細(xì)菌和霉菌，增強(qiáng)體系的抗菌性和穩(wěn)定性。
1.一種氫燃料電池冷卻液，其特征在于，該氫燃料電池冷卻液由包括以下重量份的物質(zhì)組成：水60-90重量份、碳納米改性丙二醇醚5-20重量份、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0.5-5重量份、聚乙二醇3-12重量份、有機(jī)硼酸酯0.5-5重量份、聚丙烯酸0.1-3重量份、季銨鹽0.1-0.8重量份、銀納米粒子0.01-0.4重量份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫燃料電池冷卻液，其特征在于，所述碳納米改性丙二醇醚與所述1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的含量重量比為4-9：1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氫燃料電池冷卻液，其特征在于，所述季銨鹽與所述銀納米粒子的含量重量比為2-8：1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氫燃料電池冷卻液，其特征在于，在步驟s1中，所述酸洗溶液為體積比為3：1的濃硫酸和濃硝酸的混合物。
5.一種制備氫燃料電池冷卻液的方法，該方法應(yīng)用權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的氫燃料電池冷卻液中的物質(zhì)進(jìn)行，其特征在于，該方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述第一接觸、所述第二接觸、所述第三接觸和所述第四接觸均在攪拌的條件下進(jìn)行，且各自獨(dú)立地至少滿足：轉(zhuǎn)速為400-600rpm，時(shí)間為20-50min。