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一、引言

在全球积极推进 “双碳” 目标的大背景下，氢能作为一种清洁、高效、可持续的二次能源，正逐渐成为能源革命的重要力量。氢燃料电池作为氢能利用的关键技术，能够将氢气和氧气的化学能直接转化为电能，具有零排放、高效率等显著优势。而在氢燃料电池系统中，冷却液就像一位默默守护的 “卫士”，其性能和作用直接关系到电池的运行效率、使用寿命和安全性，对氢燃料电池的商业化应用与普及至关重要。

二、氢燃料电池冷却液的核心作用

（一）精准控温，保障电池性能

氢燃料电池在工作时，电化学反应会释放大量热量。若热量无法及时散发，电池温度持续上升，会导致催化剂活性降低、质子交换膜脱水，甚至引发电池性能不可逆衰减。氢燃料电池冷却液通过循环流动，将电池产生的热量迅速带走，将电池工作温度严格控制在理想区间。一般来说，氢燃料电池的最佳工作温度在 60℃ - 80℃，冷却液的高效散热功能确保了电池在这一温度范围内稳定运行，维持其高发电效率和良好的性能表现 。

（二）保护系统部件，延长使用寿命

氢燃料电池系统内部结构复杂，包含多种金属（如不锈钢、铝合金）和非金属（如质子交换膜、密封橡胶）材料部件。冷却液中的特殊添加剂能够在金属表面形成一层致密的保护膜，有效抑制氧化和腐蚀，防止金属离子溶出。对于非金属部件，冷却液需具备良好的化学兼容性，避免发生溶胀、老化等问题，从而延长整个燃料电池系统的使用寿命，降低维护成本和设备故障风险。

（三）确保系统在复杂工况下稳定运行

氢燃料电池应用场景广泛，从汽车、船舶到分布式发电系统，工作环境差异大。冷却液需要适应不同的温度、湿度和压力条件。在低温环境下，冷却液要防止冻结，避免因体积膨胀损坏冷却管道和电池组件；在高温、高负荷工况下，冷却液要保持稳定的化学性质，持续发挥高效冷却作用，保障系统在各种复杂工况下都能可靠运行。

三、氢燃料电池冷却液的特殊性能需求

（一）极低的电导率

氢燃料电池系统中存在高电压部件，如双极板在工作时会产生较高的电位差。如果冷却液电导率过高，就会成为导体，导致电流泄漏，引发短路等严重安全事故，同时还会加速金属部件的电化学腐蚀。因此，氢燃料电池冷却液必须具有极低的电导率，通常要求控制在 10μS/cm 以下，以保证系统的电绝缘性和运行安全性。

（二）卓越的质子膜兼容性

质子交换膜是氢燃料电池的核心组件，其性能直接决定电池的发电能力。冷却液中的任何有害物质都可能导致质子膜中毒，使其质子传导能力下降，进而影响电池性能。优质的氢燃料电池冷却液需要经过大量的实验和严格的测试，确保与质子膜具有高度的兼容性，不会对质子膜的结构和功能产生不良影响。

（三）出色的热稳定性和化学稳定性

氢燃料电池工作过程中，冷却液会经历频繁的温度变化和复杂的化学环境。高温下，冷却液不能发生分解、氧化等化学反应，避免产生酸性物质腐蚀系统部件；低温时，冷却液要保持良好的流动性，不结晶、不凝固。此外，冷却液还需具备抗老化、抗降解能力，在长期使用过程中始终保持稳定的性能。

（四）高效的散热能力

为了快速带走氢燃料电池产生的大量热量，冷却液需要具备较高的比热容和导热系数。较高的比热容意味着冷却液能够吸收更多的热量而自身温度升高较小；良好的导热系数则有助于热量快速传递，提高散热效率，确保电池温度的稳定。

四、氢燃料电池冷却液的工作机制

在氢燃料电池冷却液系统中，冷却液的循环工作主要依赖冷却循环系统来实现。循环泵作为动力源，推动冷却液在封闭的冷却回路中流动。冷却液首先进入燃料电池堆的冷却通道，与电池内部的发热部件进行热交换，吸收电池产生的热量，温度逐渐升高。

升温后的冷却液随后流入散热器，散热器通常采用风冷或液冷的方式，使冷却液与外界低温介质（空气或其他冷却液体）进行热交换，将热量散发到环境中，自身温度降低。冷却后的冷却液再通过管道返回循环泵，重新进入燃料电池堆，如此周而复始，形成一个连续的冷却循环过程，不断为氢燃料电池散热降温。

与此同时，冷却液中的各类添加剂也在持续发挥作用。缓蚀剂在金属表面形成保护膜，抵御腐蚀；抗氧化剂防止冷却液在高温下被氧化；pH 调节剂维持冷却液的酸碱度平衡，确保冷却液的性能稳定，为氢燃料电池系统提供可靠的冷却保障。

五、氢燃料电池冷却液与传统冷却液的差异

（一）性能指标要求不同

传统冷却液主要应用于汽车发动机等常规动力系统，其性能侧重于防冻、防沸和基本的防腐功能，对电导率、质子膜兼容性等方面没有特殊要求。而氢燃料电池冷却液为满足氢燃料电池系统的特殊需求，在电导率、化学稳定性、质子膜兼容性等方面有着极为严格的指标要求，性能标准远高于传统冷却液。

（二）成分和配方不同

传统冷却液多以乙二醇或丙二醇为基础液，添加少量的防冻剂、缓蚀剂等。氢燃料电池冷却液除了基础液外，还需要添加特殊的非离子表面活性剂、高效缓蚀剂、抗氧化剂等，以实现低电导率、高化学稳定性和优异的材料兼容性，其成分和配方更为复杂和精细。

（三）应用场景和环境不同

传统冷却液主要适用于相对稳定的发动机工作环境，温度和压力变化相对较小。氢燃料电池冷却液则需要适应更为复杂多变的工况，如车辆行驶过程中的频繁启停、不同气候条件下的极端温度等，对冷却液的综合性能要求更高。

六、氢燃料电池冷却液的使用与维护要点

（一）正确选择冷却液

根据氢燃料电池系统的具体型号、工作环境和技术要求，选择符合相应标准和性能指标的冷却液。仔细查看产品说明书，了解冷却液的适用温度范围、电导率、pH 值等关键参数，确保所选冷却液与氢燃料电池系统完全适配。

（二）定期检测与更换

虽然氢燃料电池冷却液具有较长的使用寿命，但在长期使用过程中，其性能会逐渐衰减。建议定期对冷却液的电导率、pH 值、冰点、腐蚀率等关键性能指标进行检测。当检测结果超出规定范围，或达到厂家规定的使用期限时，应及时更换冷却液，以保证冷却系统的正常运行和电池的安全。

（三）避免混用与污染

不同品牌、不同型号的氢燃料电池冷却液成分和性能存在差异，随意混用可能引发化学反应，导致冷却液性能下降，甚至损坏燃料电池系统。同时，要防止冷却液受到污染，储存和使用过程中，确保容器清洁，避免杂质、水分等混入冷却液，影响其性能和使用寿命。

（四）合理储存与运输

氢燃料电池冷却液应储存在阴凉、干燥、通风的环境中，避免阳光直射和高温。储存容器要密封良好，防止冷却液挥发和外界物质侵入。在运输过程中，要做好防护措施，避免碰撞、挤压，防止容器破损泄漏，确保冷却液的质量和安全性。

七、结语

氢燃料电池冷却液作为氢燃料电池系统的重要组成部分，在推动氢能产业发展中扮演着不可或缺的角色。随着氢燃料电池技术在交通、能源等领域的应用不断拓展，对冷却液的性能和质量也提出了更高的要求。未来，需要持续加大对氢燃料电池冷却液的研发投入，不断优化配方和性能，提高冷却液的可靠性和适应性。同时，加强相关标准和规范的制定，完善冷却液的检测和质量控制体系。只有这样，才能更好地满足氢燃料电池产业快速发展的需求，助力全球能源转型和可持续发展目标的实现。