[发明专利]腐蚀抑制剂、抑制腐蚀的传热流体和其用途

说明书

本申请要求2004年9月8日提交的美国临时申请60/607,898的权益。 

发明领域

本发明涉及腐蚀抑制剂、具有低电导率的抑制腐蚀的传热流体，并且更具体地说涉及用于包括与传热系统热连通的能源的应用和制品的抑制腐蚀的传热流体。 

发明背景 

与能源热连通的传热系统已经被使用以调节在能源作业期间产生的热量。例如，机动车辆已经使用冷却剂和冷却系统，其传递和散逸作为汽油驱动的内燃机的副产物而产生的热量。在这种情况下，冷却剂和冷却系统确保发动机在最佳环境下工作和不遭受不期望的高温。 

然而，现在期望的是传统的汽油驱动的内燃机的替代物，特别是那些解决了有关环境和自然资源使用方面的公众关注问题的替代物。结果，新能源技术持续发展，特别是那些改进能量效率的技术。已经开发的替代能源的实例包括但不局限于电池、燃料电池、太阳能电池或光电池和由蒸汽冷凝、天然气、柴油、氢气和/或类似物驱动的内燃机。上述替代能源可以单独使用或者结合使用，如用于混合动力型交通工具中的那些。 

虽然上述替代能源与汽油驱动的内燃机相比常常改进了能量效率，但是它们仍然需要使用传热系统和传热流体。特别地，对于维持最佳工作条件，特别是对于温度而言，传热系统和传热流体是必需的。 

然而，令人遗憾地，传统的现有技术的冷却系统和冷却剂不适用于替代能源或对替代能源来说不是最优的，特别是对使用电或电荷的那些而言。例如，传统的现有技术的冷却剂通常特征为极高的电导率，常常为3000μS/cm或更多。高电导率的传热流体与基于电的替代能源一起使用能够导致电击、增加腐蚀和/或电流短路。 

因而，常规传热流体不适用于替代能源；特别是基于电的替代能源。 

因为燃料电池的清洁和高效的运转，所用它是一种特别有吸引力 的替代能源。在许多应用中，已经建议使用燃料电池。 

例如，已经建议燃料电池替代目前汽车中所用的内燃机。若干不同类型的燃料电池目前正在开发，并且似乎有希望用于汽车应用。示意性实例包括质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)燃料电池、磷酸(PA)燃料电池、熔融碳酸盐(MC)燃料电池、固体氧化物(SO)燃料电池和碱性燃料电池。 

燃料电池组件一般地包括阳极、阴极和两电极间的电解质。通常，在阳极发生氧化反应(例如H₂→2H⁺+2e)，在阴极发生还原反应(例如O₂+2H₂O+4e→4OH^-)。在电极处发生的电化学反应是放热的，即它们产生热量。 

用燃料电池成功替换内燃机需要实现并且保持最佳工作条件，即燃料电池必须实现所期望的电流密度水平，却不破坏燃料电池元件。因此需要控制在电化学反应期间所产生的放出的热量。 

例如，为实现最佳的工作条件，控制PEM燃料电池组件的正常工作温度以便其保持在60℃至95℃。因为电化学反应的放热性质，期望的是使用一种传热流体或者多种传热流体以使电极组件保持在处于期望的工作温度范围内的工作温度。然而，电荷的存在使得将燃料电池与现有技术的传热系统或传热流体一起使用变得有挑战性。 

此外，为产生足够的功率，基于燃料电池的汽车发动机可具有许多燃料电池，它们串联在一起而形成燃料电池组。单独的燃料电池的工作电压可为0.6-1.0V DC。在一个实例中，预期100-600个单独的燃料电池可串联连接。因而，汽车燃料电池组两端的DC电压可以是非常高的，一般地为125-450V DC。 

汽车燃料电池组中所用的单独燃料电池的传热流体系统也承受前述相同电压。为预防或最小化电击危害，传热流体必须具有极低电导率。为了减少传热流体系统中的分路电流和使系统效率降低最小化，燃料电池传热流体的低电导率也是所期望的。 

因此需要提供一种用于与替代能源热连通的传热系统中的“低电导率”传热流体。 

除低电导率以外，与替代能源一起使用的传热流体还必须具有高热容、低粘度和高导热率。上述性能有助于最小化压降和降低泵功率的需要同时仍然满足传热需要。在与替代能源一起使用的传热流体 中，优良的表面湿润性也是所期望的。具有优良的表面润湿特性的传热流体有助于在恒定流速的条件下降低压降。