本发明属于燃料电池的堵漏技术,具体涉及一种燃料电池堵漏液的离线堵漏方法。
背景技术:
1、燃料电池所用石墨基极板目前多数为等静压石墨胚料经过树脂浸渍和机床加工制成。由于等静压石墨胚料是反复石墨化制成,在石墨化过程中容易形成气孔,并且后道树脂浸渍和机加工工艺不能完全封闭气孔。另外由于材料老化等原因,后期极板长期运行后也有可能出现贯穿微孔,所以都会造成燃料电池在运行过程中出现气体和液体泄漏风险。目前发现冷却剂泄漏对膜电极的毒化作用会在后期长期运行中体现出来,并出现单电池电压衰减。
2、因此,需要一种简便、有效方法可以封堵石墨基极板贯穿的微孔通道,从而抑制通过微孔通道造成的氢气泄漏和冷却剂渗漏,解决因冷却液渗漏导致的单电池电压低的问题。
3、针对上述的问题,现有技术存在一种具有自维护堵漏功能的燃料电池冷却液及制备方法,该方法是在线的方式实现堵漏,液应用于石墨基极板,当有微孔的碳基极板两侧出现冷却液压力高于反应面压力时,纳米片状的硅酸盐粉末会自动进入微孔中阻止或限制泄漏的发生,进而消除了燃料电池膜电极因冷却液泄漏而造成的失效可能性。
技术实现思路
1、发明目的:本发明提供一种燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,从而实现抑制通过微孔通道造成的氢气泄漏和冷却剂渗漏,通过堵漏液离线注入的方式解决因冷却液渗漏导致的单电池电压低问题。
2、技术方案:一种燃料电池堵漏液,该燃料电池堵漏液的母液按重量百分比包括:醇类化合物50-95%、分散剂0.01%-5%、层状硅酸盐粉末4%-45%;
3、所述的醇类化合物包括乙二醇、丙二醇或丙三醇中的至少一种;
4、所述的分散剂包括无机分散剂或有机分散剂中的至少一种;
5、所述的层状硅酸盐粉末包括蒙脱石、蛇纹石、绿泥石、高岭石、蛭石、滑石、蒙皂石、云母中的至少一种。
6、进一步地,所述的无机分散剂包括硅酸盐和碱金属磷酸盐,所述的有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯。
7、进一步地,所述的无机分散剂中的硅酸盐为水玻璃,所述的碱金属磷酸盐包括三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠等;所述的有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯。
8、制备上述一种燃料电池堵漏液的方法,该燃料电池堵漏液的母液制包括如下过程:
9、将去离子水或醇类化合物倒入搅拌器中搅拌,然后在搅拌过程中加入分散剂后搅拌液体直至分散均匀,最后加入层状硅酸盐粉末打浆搅拌,直至混合溶液底部无沉淀;
10、将混合溶液进行高速研磨,研磨速度为2000-5000r/min,研磨时长为4-8h,研磨后颗粒粒度d90<1μm,d50<0.5μm。
11、进一步地,搅拌的方式包括采用磁力搅拌器、机械式搅拌器或气动搅拌器,转速为500-1500r/min;
12、加入分散剂后搅拌时间为10-20min;
13、加入层状硅酸盐粉末打浆搅拌时间为30-60min。
14、按照上述制备方法得到的一种燃料电池堵漏液的堵漏方法,首先燃料电池堵漏液和去离子水混合后倒入到离线加注装置的循环容器内,且设置24个循环周期,每个循环周期为1小时,且在一个循环周期内压力为50kpa或70kpa,变化周期是15min,且保持温度在50℃恒温。
15、上述的燃料电池堵漏液按照1:3.5-4的比例将母液和去离子水混合制备而成。
16、有益效果:现有技术是用在线方法,即将堵漏剂注入燃料电池系统的水箱中,通过日常的运行对电堆极板的微漏进行封堵。当前的离线方法是在电堆出厂时通过不断循环含堵漏剂的冷却水,将极板微漏事先封堵。离线方法适用于生产和售后维护,但在线方法适合于系统联调和运营过程中的问题解决。与现有技术相比,本发明所提供的堵漏液制备过程简单、并且采用的原料价格低廉,也适用于批量生产。并且需要说明的是,本发明提供的应用是通过离线加注的方式,与现有的自维护功能的燃料电池冷却液相比对堵漏液中硅酸盐颗粒稳定性和堵漏液浓度要求没有那么严苛。因为燃料电池的温度变化对颗粒稳定性要求比较高,另外燃料电池系统部件对颗粒浓度要求也比较高。离线加注堵漏液浓度(有效成分为层状硅酸盐颗粒)偏高,所以效果快。
1.一种燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,将燃料电池堵漏液倒入到离线加注装置的循环容器内,且设置12-24个循环周期,每个循环周期为1小时,且在一个循环周期内压力为50kpa或100kpa,变化周期是10-20min,且保持温度在40-60℃恒温;
2.根据权利要求1所述的燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,所述母液按重量百分比包括溶剂50-95%、分散剂0.01%-5%、层状硅酸盐粉末4%-45%;
3.根据权利要求2所述的燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,所述无机分散剂包括硅酸盐或碱金属磷酸盐;
4.根据权利要求3所述的燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,所述硅酸盐为水玻璃,所述碱金属磷酸盐为三聚磷酸钠、焦磷酸钠或六偏磷酸钠。
5.根据权利要求3所述的燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,所述有机分散剂包括三乙基己基磷酸或十二烷基硫酸钠。
6.根据权利要求2所述的燃料电池堵漏液的离线堵漏方法,其特征在于,所述母液由如下步骤制得: