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一、引言

在能源转型浪潮下，氢燃料电池凭借清洁高效等优势备受关注。氢燃料电堆作为核心部件，运行时大量产热，若不及时散热，会导致性能下降甚至引发安全隐患。氢燃料电堆冷却液通过循环散热，保障电堆稳定运行，对氢燃料电池技术发展意义重大。

二、氢燃料电堆的工作原理及产热机制

氢燃料电池依靠电化学反应发电，氢气在阳极分解为氢离子与电子，氢离子经质子交换膜至阴极，电子通过外电路形成电流，在阴极氧气与氢离子、电子结合生成水。此过程约 50% 能量转化为电能，其余以热能形式释放。产热源于电化学反应热、质子传导摩擦热以及内部欧姆电阻产热。热量不及时散发会损害质子交换膜和催化剂活性，影响发电效率与寿命，故而散热极为关键。

三、氢燃料电堆冷却液的关键性能要求

（1）超低电导率

氢燃料电堆冷却液工作于高电压环境，冷却液高电导率会引发泄漏电流，导致电堆短路与金属部件腐蚀，一般要求电导率在 5μS/cm 以下，以保障电堆安全稳定运行。

（2）高比热容与高导热率

高比热容使冷却液吸收大量热量而自身温度升幅小，高导热率则利于快速传递热量。在电堆高负荷运行时，二者协同确保热量高效散发，维持电堆温度稳定。

（3）低粘度

低粘度冷却液流动阻力小，能在冷却系统中均匀循环，避免局部过热，还可降低循环泵能耗，及时响应电堆温度变化。

（4）低冰点与高沸点

为适应复杂气候，冷却液需有低冰点（如极寒地区低于 -40℃）防止结冰，以及高沸点避免高温沸腾，确保不同环境下都能正常散热。

（5）良好的材料兼容性

冷却系统由多种金属与非金属材料构成，冷却液需与这些材料兼容，防止腐蚀、溶胀等问题，保障冷却系统长期稳定运行。

四、氢燃料电堆冷却液的常见类型

（1）乙二醇基冷却液

乙二醇基冷却液应用广泛，其水溶液防冻性能好，沸点高，添加添加剂后可改善防腐蚀与抗泡沫性能，但乙二醇有毒，使用时需注意环保问题。

（2）丙二醇基冷却液

丙二醇基冷却液毒性低、更环保，在环保要求高的场景受青睐。虽防冻性能稍弱，但经优化可满足多数需求，未来应用前景广阔。

（3）去离子水基冷却液

以高纯度去离子水为基础，电导率极低，散热性能好，但存在冰点高、腐蚀性强的问题，添加添加剂后适用于对电导率要求严苛的电堆系统。

五、氢燃料电堆冷却液的成分剖析

（1）基础液

基础液决定冷却液基本性质，如乙二醇、丙二醇和去离子水等，选择依据冷却液性能需求与应用场景而定。

（2）缓蚀剂

因冷却系统含多种金属，缓蚀剂通过在金属表面成膜，防止腐蚀。常复配多种缓蚀剂，实现对不同金属的全面保护。

（3）防冻剂

防冻剂降低冷却液冰点，除乙二醇、丙二醇外，其他醇类或无机盐也可作防冻剂，添加量需精准控制，平衡各性能。

（4）消泡剂

冷却液循环易产生气泡影响传热与系统安全，消泡剂降低表面张力消除气泡，常见类型有有机硅类和聚醚类。

（5）其他添加剂

pH 调节剂维持冷却液酸碱度，防垢剂防止水垢生成，染色剂便于观察液位与泄漏，多种添加剂协同保障冷却液性能。

六、如何选择合适的氢燃料电堆冷却液

（1）依据电堆的工作参数和设计要求

不同电堆参数各异，对冷却液性能需求不同。高电压、大功率电堆需散热好、低电导率的冷却液；特殊设计电堆则关注粘度、兼容性等。

（2）考虑车辆或设备的使用环境

使用环境决定冷却液关键指标。寒冷地区侧重低冰点，炎热地区关注高沸点，潮湿环境强调防腐蚀性能。

（3）评估冷却液的材料兼容性

确保冷却液与冷却系统材料兼容，可查阅资料或测试，避免因不兼容导致泄漏、损坏。

（4）关注冷却液的环保性和可持续性

优先选择环保型冷却液，同时关注使用寿命与可回收性，践行可持续发展理念。

（5）综合成本考量

综合采购、维护成本及对设备寿命影响，进行成本效益分析，选择性价比高的冷却液 。

七、结语

氢燃料电堆防冻液是氢燃料电池系统的关键。随着氢燃料电池技术发展，对冷却液性能要求不断提升。未来，冷却液将朝着更低电导率、更高散热效率、更优环保性能及更低成本方向发展，为氢燃料电池产业提供有力支撑。