187-8112-5180

一、引言

随着全球对清洁能源需求的不断增长，氢燃料电池技术作为一种高效、清洁的能源转换方式，正逐渐成为研究和应用的热点。在氢燃料电池系统中，冷却液扮演着至关重要的角色，而低电导率氢燃料冷却液更是保障系统稳定、高效运行的关键因素之一。

二、氢燃料电池系统对冷却液的特殊要求

（一）电导率要求

在氢燃料电池的工作过程中，双极板上会产生高电压。若冷却液电导率较高，电流可能通过冷却液传导，导致短路等问题，严重影响燃料电池系统的性能和安全性。因此，氢燃料电池冷却液必须具备极低的电导率，以避免电流泄漏，维持系统的正常电气绝缘性能。行业内通常要求冷却液的电导率小于 5μS/cm，这与传统机动车冷却液电导率基本在 2000μS/cm 以上形成了鲜明对比。例如，国际知名的燃料电池公司 Ballard 就明确要求其系统的冷却液导电性在 5μS/cm 以下。

（二）金属缓蚀性能

燃料电池冷却系统包含多种金属材料，如铜、黄铜、钢和铝等。在长期使用过程中，冷却液需要与这些金属材料频繁接触。虽然常见的乙二醇冷却液腐蚀性相对较低，但在水 — 乙二醇混合物的环境下，金属材料仍容易发生腐蚀，导致金属离子沉淀，进而增加冷却液的导电性，同时冷却管的腐蚀也会削弱冷却系统的稳定性，带来安全隐患。所以，低电导率氢燃料冷却液需要具备出色的金属缓蚀性能，能够有效抑制金属材料的腐蚀，确保冷却系统长期稳定运行。

（三）高温稳定性

氢燃料电池在工作时会产生大量热量，车用燃料电池的工作温度一般处于 60—80°C。冷却液需要在这样的高温环境下持续循环工作，这就要求其具备良好的高温稳定性，在高温下不会发生变质、分解等情况，始终保持其物理和化学性质的稳定，以确保高效的散热性能和其他关键性能不受影响。

三、低电导率氢燃料冷却液的特性

（一）低电导率的实现

为了达到极低的电导率，低电导率氢燃料冷却液在配方设计上采用了特殊的工艺和材料。一方面，通过严格控制原材料的纯度，减少其中可能导致导电的离子杂质。另一方面，添加特殊的添加剂，这些添加剂能够抑制离子的产生和迁移，从而有效降低冷却液的电导率。并且，一些先进的冷却液还会配备离子交换装置，实时去除冷却液在循环过程中可能产生的少量离子，进一步确保电导率始终维持在低水平。

（二）金属缓蚀性能的保障

这类冷却液通常采用复合添加剂配方来提升金属缓蚀性能。其中包含多种针对不同金属材料的缓蚀剂，这些缓蚀剂能够在金属表面形成一层致密的保护膜，阻止冷却液中的腐蚀性物质与金属直接接触，从而起到保护金属、抑制腐蚀的作用。例如，针对铝金属，会添加特定的缓蚀剂，使其在铝表面形成氧化膜，增强铝对腐蚀的抵抗力。同时，还会添加金属螯合剂 / 稳定剂，与冷却液中可能存在的金属离子发生螯合反应，进一步降低金属离子对缓蚀性能的干扰，提高缓蚀效率。

（三）高温稳定性的体现

在高温稳定性方面，低电导率氢燃料冷却液选用具有高热稳定性的基础液和添加剂。基础液的分子结构稳定，在高温下不易发生裂解、聚合等反应。添加剂也经过精心筛选和设计，能够在高温环境下保持其活性和性能，确保冷却液的 pH 值、电导率等关键指标在高温耐久性试验中始终保持稳定。例如，某些冷却液在高温测试环境下持续运行数千小时后，其电导率和 pH 值的变化仍然在可接受的极小范围内，充分证明了其良好的高温稳定性。

四、低电导率氢燃料冷却液的优势

（一）提升系统安全性

低电导率有效避免了因冷却液导电而引发的短路风险，极大地提升了氢燃料电池系统的电气安全性。即使在冷却液发生泄漏等极端情况下，由于其极低的电导率，也能最大程度减少对系统电气部件的损害，降低火灾等安全事故发生的可能性，为燃料电池系统的可靠运行提供了坚实保障。

（二）延长系统使用寿命

优秀的金属缓蚀性能和高温稳定性使得冷却系统中的金属部件和冷却液自身的使用寿命都得到显著延长。金属部件腐蚀减少，意味着系统不需要频繁更换零部件，降低了维护成本和停机时间。而冷却液在长期高温环境下性能稳定，也无需频繁更换，进一步提高了系统的整体运行效率和经济性。

（三）提高燃料电池效率

稳定的低电导率和良好的散热性能，确保了燃料电池始终在适宜的温度范围内工作。当燃料电池处于最佳工作温度时，其化学反应能够更加高效地进行，从而提高了能源转换效率，使得氢燃料电池系统能够输出更稳定、更强大的电力，满足不同应用场景对动力的需求。

五、低电导率氢燃料冷却液面临的挑战

（一）研发成本高

研发满足多种严格性能要求的低电导率氢燃料冷却液需要投入大量的人力、物力和财力。从原材料的筛选、配方的优化，到各种性能测试和验证，都需要先进的技术设备和专业的研发团队。这导致了研发成本居高不下，一定程度上限制了该冷却液的大规模应用和推广。

（二）性能优化难度大

在实际应用中，冷却液需要在不同的工况条件下保持稳定的性能。然而，不同的使用环境（如温度、湿度、海拔等）和运行条件（如负载变化、启停频率等）会对冷却液的电导率、缓蚀性能、散热性能等产生影响。如何在复杂多变的实际工况下，持续优化冷却液的性能，使其始终满足氢燃料电池系统的严格要求，是当前面临的一大技术难题。

（三）市场认知度有待提高

尽管氢燃料电池技术发展迅速，但作为其关键配套产品的低电导率氢燃料冷却液，在市场上的认知度相对较低。许多用户对该冷却液的重要性和独特性能缺乏了解，仍然习惯使用传统冷却液或对新型冷却液的应用持观望态度。这需要加强市场推广和教育，提高用户对低电导率氢燃料冷却液的认知和接受程度。

六、结论

低电导率氢燃料冷却液作为氢燃料电池系统不可或缺的重要组成部分，其性能直接关系到燃料电池系统的安全性、稳定性和效率。虽然目前在研发、性能优化和市场推广等方面面临诸多挑战，但随着技术的不断进步和对清洁能源需求的持续增长，低电导率氢燃料冷却液必将在氢燃料电池领域发挥越来越重要的作用，为推动氢能源产业的发展提供有力支撑。未来，需要进一步加大研发投入，攻克技术难题，降低成本，提高市场认知度，以实现低电导率氢燃料冷却液的广泛应用和产业化发展。