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京脈液冷邊明義:儲(chǔ)能行業(yè)冷卻液工質(zhì)的技術(shù)現(xiàn)狀與展望
2023-08-02 21:10:45來源: 中國儲(chǔ)能網(wǎng)

7月24日,第二屆中國新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)暨第二屆全國虛擬電廠技術(shù)高層研討會(huì)召開,聚焦新型儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)問題,為新型儲(chǔ)能高質(zhì)量規(guī)模化發(fā)展賦能助力。

在論壇現(xiàn)場(chǎng),河北京脈科技有限公司董事長邊明義發(fā)表了名為《儲(chǔ)能行業(yè)冷卻液工質(zhì)的技術(shù)現(xiàn)狀與展望》的主題演講。

邊明義:我們是新面孔,我先把我這個(gè)企業(yè)介紹兩句,河北京脈科技有限公司前身是北京京脈工貿(mào)有限公司和河北京脈科技有限公司,成立2005年,因?yàn)?016年北京市政府往通州遷所以把我們這個(gè)企業(yè)外遷了,目前工廠在河北衡水,占地50畝。


【資料圖】

今天的講演嘉賓非常多,20分鐘我這個(gè)PPT是講不完的,我先籠統(tǒng)地說一下,大家下面如果有問題可以私下交流。我們這個(gè)公司主要是研發(fā)生產(chǎn)冷卻液復(fù)合劑的企業(yè),我們行業(yè)都能用到冷卻液,大家知道冷卻液是什么構(gòu)成的?純水+防凍劑+復(fù)合劑就構(gòu)成了冷卻液,這里面的核心技術(shù)是復(fù)合劑,我們企業(yè)是生產(chǎn)復(fù)合劑的企業(yè)。我們?yōu)槿珖?00多家冷卻液生產(chǎn)企業(yè)提供復(fù)合劑,同時(shí)我們產(chǎn)品也出口到東南亞和西亞10幾個(gè)國家和地區(qū)。市場(chǎng)占有率在國內(nèi)70%左右,產(chǎn)品涵蓋了內(nèi)燃機(jī)冷卻液,動(dòng)力電池冷卻液,浸沒式液冷系統(tǒng)冷卻液,冷板式液冷系統(tǒng)冷卻液,以及化學(xué)儲(chǔ)能熱管理油液等等。在冷卻液這個(gè)領(lǐng)域最大的領(lǐng)域還是說在內(nèi)燃機(jī)冷卻液,內(nèi)燃機(jī)冷卻液就是汽車?yán)鋮s液這一塊。

這個(gè)是我們以往獲得的一些國家支持,我們是國家高新企業(yè),河北省的技術(shù)研發(fā)中心,也是我們冷卻液復(fù)合劑的單項(xiàng)銷售冠軍,是專精特新企業(yè),參與了中國通信ODCC開放數(shù)據(jù)中心會(huì)員單位,在里面參加一個(gè)通訊數(shù)據(jù)中心的冷卻液的制訂標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)我們也是河北省水基產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)中心。下邊幾個(gè)冷卻液標(biāo)準(zhǔn)是我們參與并發(fā)布的,跟新能源也是息息相關(guān)的。

因?yàn)閷?duì)儲(chǔ)能行業(yè)我不是特別的了解,跟咱們同行交流大家現(xiàn)在對(duì)技術(shù)也處于保密,所以說也不愿意交流太深,起碼材質(zhì)上跟我的交流必須坦誠,因?yàn)檫@個(gè)冷卻液出問題就出到冷卻液和材質(zhì)的兼容性,如果這個(gè)上要保密,我們的交流是沒有意義的。

儲(chǔ)能最初經(jīng)歷的就是風(fēng)冷,因?yàn)閱挝惑w積密度能量的增加,熱冷是不滿足要求了,就開始出現(xiàn)了冷板式的冷卻,也是目前用量最多的,最流行的一種冷卻方式,浸沒式冷卻更多是出于安全需求,應(yīng)該也是未來必然的一個(gè)趨勢(shì),但是用什么材質(zhì)大家目前這個(gè)行業(yè)還存在爭(zhēng)議。

風(fēng)冷我就不過多說了,因?yàn)檫@個(gè)風(fēng)冷也不屬于我們研究的課題,冷板式冷卻液目前出的問題比較多,實(shí)際出問題的原因主要是在選用冷卻液的介質(zhì)上,南方地區(qū)不需要防凍的地方就直接用水,或者是用的去離子水,在北方地區(qū)就用的去離子水+乙二醇或者是去離子水+丙二醇,其實(shí)乙二醇就是防凍劑,在冷卻液里面起到防凍的作用,好多企業(yè)現(xiàn)在是自己購買乙二醇或者丙二醇,然后自己做純凈水勾兌的沒有防腐蝕功能的防凍液,再有就是市場(chǎng)上買的劣質(zhì)防凍液,出問題主要是由于這三種介質(zhì)出的問題,為什么?因?yàn)檫@個(gè)里面如果不加功能性的防腐劑,即使選了去離子水也沒有用,乙二醇和水混合以后,很容易在溫度增加的情況下進(jìn)行酸化。

因?yàn)榱淤|(zhì)防凍液更別提了,這個(gè)行業(yè)水非常深,隔行如隔山,我聽一天大家的講座我也聽不明白多少東西,但是你們對(duì)冷卻液這個(gè)行業(yè)更生疏,這個(gè)水更深。因?yàn)檫@里面的基礎(chǔ)的原材料,同樣都叫乙二醇,從1000到5000都有,這種原材料的價(jià)格決定了產(chǎn)品的本質(zhì),同時(shí)包括功能復(fù)合劑加不加,因?yàn)樯婕俺杀镜膯栴},還有涉及對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的理解,不同領(lǐng)域在工業(yè)設(shè)備上在汽車上,電動(dòng)汽車上,數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域儲(chǔ)能領(lǐng)域到底選用什么樣的復(fù)合劑這個(gè)是關(guān)鍵中的關(guān)鍵,也是冷卻液技術(shù)的核心。

上午有位專家講在國外考察儲(chǔ)能爆炸起火,其實(shí)在這種動(dòng)力電池上這種問題也非常多,至于這里面一個(gè)是提出來了冷卻液的質(zhì)量防腐蝕,所以是電導(dǎo)率的問題。冷卻液在整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈重成本微不足道,所以大家感覺冷卻不過就是拿水把熱量帶走散了,感覺非常簡單,實(shí)際上一點(diǎn)都不簡單,正是因?yàn)槟惆阉紤]簡單了,所以才會(huì)出現(xiàn)了這樣那樣這么多的問題,所以說儲(chǔ)能這個(gè)行業(yè)液冷的普及我可以說這個(gè)問題每年會(huì)層出不窮,所以每年都會(huì)開一次全國冷卻液技術(shù)交流大會(huì),就是由我們京脈公司全額出資,召集全國的冷卻液生產(chǎn)企業(yè)與用戶參會(huì),整個(gè)大會(huì)都是免費(fèi)的,我也希望明年的大會(huì),我們開的第8屆了,如果不是3年疫情已經(jīng)是11屆了,大家有興趣可以參加第8屆全國冷卻液技術(shù)交流大會(huì)。

所有的腐蝕無非是金屬的腐蝕和非金屬材料不兼容造成的泄露,這些析出就是因?yàn)檫x擇的添加劑不當(dāng),剛才上午在展臺(tái)上交流的時(shí)候,有兩個(gè)客戶也是提到了,很清楚出現(xiàn)絮狀凝固,硅膠,這些都是選擇冷卻液類型的時(shí)候出了問題。冷卻液這個(gè)類型需要一對(duì)一的解決,比如說你用了哪些材質(zhì),因?yàn)樗械母g不過是說有不同的金屬組成的一個(gè)容器,當(dāng)被這個(gè)液體連通以后存在電位差,一定把你的金屬材料,你所用的材料告訴我,不然這個(gè)復(fù)合劑是無法選配的。

我先說一下我們的解決方案,冷板式的目前用量是最多的,對(duì)應(yīng)京脈10號(hào)熱管理液,為什么叫熱管理液?承擔(dān)的主要的功能是冷卻,如果北方地區(qū)特別冷的情況下,實(shí)際上是給這個(gè)液體加熱,讓電池處于一個(gè)比較合適的溫度范圍內(nèi);包括將來浸沒式的冷卻液,都是要給一定的熱源,在一定的溫度下工作,如果零下幾十度啟動(dòng)對(duì)電池不利,現(xiàn)在的冷卻液一般不叫冷卻液,叫熱管理液,必要的時(shí)候要給它一個(gè)熱源。

針對(duì)儲(chǔ)能這個(gè)行業(yè),我們把10號(hào)產(chǎn)品做了特定的設(shè)計(jì),它的熱傳導(dǎo)性會(huì)更好,防腐的原理就是形成鈍化膜,因?yàn)榇嬖陔娢徊睿纬赦g化膜以后阻止電子轉(zhuǎn)移速度,這個(gè)膜越薄越利于換熱,溫度高的情況下復(fù)合劑不穩(wěn)定分解。

這個(gè)對(duì)電導(dǎo)率沒有設(shè)要求,基本上冷板式用的大量的冷卻液都沒有太關(guān)注電導(dǎo)率,下面的產(chǎn)品會(huì)涉及兩款超低電導(dǎo)的冷卻液,這款產(chǎn)品對(duì)于黃銅、不銹鋼、鑄鐵、碳鋼、三系鋁、四系鋁、六系鋁有很好的防腐能力,你所用的材料在不在我們的這些當(dāng)中?因?yàn)橄旅嫔婕暗碗妼?dǎo)的時(shí)候就包括不了這么多的金屬材料,所以說我們私下交流一定把材料給我非常明確的交底。其實(shí)這里面還有焊料,錫焊、銅焊、銀焊,這些更容易從焊料處腐蝕。還有配方體系當(dāng)中不含硅、磷、硼、亞硝酸鹽,剛剛看到的結(jié)晶等等都是這些成分產(chǎn)生的。還有橡膠的兼容性,上面主要是說的金屬材料和非金屬材料的兼容。我們這個(gè)產(chǎn)品好多都是在戶外,還要考慮到細(xì)菌長時(shí)間的存放生藻,還要抑菌。溫度設(shè)計(jì)到零下65度到120度的區(qū)間,完全可以在國內(nèi)任何地區(qū)都滿足使用,使用壽命可以達(dá)到20年,實(shí)際30年也沒有問題,因?yàn)檫@個(gè)的緩釋原理是一個(gè)吸附成膜,所謂的吸附成膜就是可以重復(fù)用,不消耗,所以說壽命非常長。硅磷這些無機(jī)鹽是氧化成膜原理,是化學(xué)膜,要生成第三種物質(zhì)要不斷地消耗,我們?cè)诃h(huán)境當(dāng)中,溫度高,或者pH值有變化,抑或是液體沖擊導(dǎo)致這些膜都是有可能發(fā)生斷裂的,斷裂以后就會(huì)需要新的緩蝕劑重新生成這種氧化膜,所以要不斷的消耗,物理成膜是吸附原理,掉下來還能上去,簡單的說就是這樣的道理,所以說壽命是很長的。

我們?cè)谧瞿M的時(shí)候,在實(shí)驗(yàn)室大概跑三個(gè)月在機(jī)器上,給它加上腐蝕鹽升溫,三個(gè)月的時(shí)間相當(dāng)于10萬公里,我們?cè)跈z測(cè)里面添加劑的含量幾乎在99%,幾乎不消耗的。這個(gè)是冷板式冷卻液大家需要最多的一款產(chǎn)品。

這里面的金屬?zèng)]有鑄鐵了,這個(gè)電導(dǎo)率對(duì)鑄鐵是沒有作用的,這個(gè)電導(dǎo)率是300,為什么提了這么個(gè)產(chǎn)品,是跟中國石化共同指定的風(fēng)力發(fā)電逆變器上專用的一款冷卻液,當(dāng)時(shí)做的標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率不高于400,我們生產(chǎn)的這款產(chǎn)品是小于300的,我在這里為什么要寫300,是因?yàn)槲覀兤匠Ia(chǎn)的時(shí)候是有45的規(guī)格,這里面沒有列出來。在新能源這個(gè)行業(yè)里,大家有了一個(gè)共識(shí),就是這個(gè)液體電導(dǎo)率是300us/CM的時(shí)候是界限,小于的時(shí)候可以認(rèn)定是絕緣的,短路以后不會(huì)產(chǎn)生電弧,如果高于300us/CM可以把液體當(dāng)做導(dǎo)體。我們跟兩個(gè)行業(yè)做了標(biāo)準(zhǔn),我們定的是產(chǎn)品沒有使用的時(shí)候是300,如果使用過程當(dāng)中溫度越高,溫度每提高10度,電導(dǎo)率增加33%,而且在整個(gè)的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境當(dāng)中各種金屬和非金屬材料上剝落的離子都會(huì)增加液體的電導(dǎo)率。

還有一款產(chǎn)品小于2us/CM,這個(gè)是在批量供應(yīng)各個(gè)行業(yè),實(shí)際上我們供應(yīng)的成品大概是在出廠0.3 us/CM,因?yàn)榘b的色母對(duì)電導(dǎo)率都有影響,在使用這個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候,我還希望咱們專家私下討論,這個(gè)產(chǎn)品在已經(jīng)成熟的氫燃料電池應(yīng)用,沿用氫燃料電池維持低電導(dǎo)產(chǎn)品的解決辦法,我有一個(gè)建議:

1、有監(jiān)控。要來監(jiān)控這個(gè)電導(dǎo)率達(dá)到多少,這個(gè)成本并不增加多少在整套系統(tǒng)當(dāng)中。

2、如何控制電導(dǎo)率在使用當(dāng)中不上升?這個(gè)非常簡單,就是上一個(gè)離子吸附器就可以了,如果說這個(gè)行業(yè)覺得這個(gè)建議可以接受,咱們就私下多多交流。

這個(gè)基本上在1以下的可以認(rèn)為是絕緣的,這個(gè)相對(duì)于2000電導(dǎo)率的10號(hào)產(chǎn)品來說,優(yōu)勢(shì)就是,即使泄露也不會(huì)發(fā)生短路。

除了剛才介紹的這3種都是水基的,浸沒式的是油基的產(chǎn)品,這個(gè)產(chǎn)品目前在儲(chǔ)能的數(shù)據(jù)中心這兩個(gè)行業(yè)里面,還處于摸索討論階段,在這個(gè)里面要進(jìn)行緊密的溝通和合作,我交流了不止一個(gè)工廠大家都非常謹(jǐn)慎,技術(shù)非常的保密,因?yàn)槲覀內(nèi)绻恢啦牧鲜鞘裁?,沒有辦法思考這個(gè)冷卻液的配方。浸沒式的有3種在實(shí)驗(yàn)的,只有氟化液有成熟案例的;但是真是貴,很貴,幾十萬塊錢一噸,如果在儲(chǔ)能行業(yè)估計(jì)不現(xiàn)實(shí),一個(gè)儲(chǔ)能柜才40萬-50萬。

硅油基可以作為浸沒式冷卻液,硅油最大的弊病就是因?yàn)樵蹅儍?chǔ)能不是一個(gè)全封閉的環(huán)境,尤其是南方,水氣如果特別大,硅油很容易吸水,硅見水就會(huì)形成二氧化硅,你看見的絮狀物硅膠就是要命的,我不知道儲(chǔ)能行業(yè)冷板是多大的孔徑?因?yàn)榈浆F(xiàn)在沒有一個(gè)企業(yè)跟我們交實(shí)底。

說到微循環(huán)通道,我想起一個(gè)問題來,作為冷卻液是換熱的介質(zhì),你無論怎么樣設(shè)計(jì)產(chǎn)品,接觸面最大,換熱就最好,我就提這么一句。

還有就是用硅油含硅的非橡膠材料兼容,這個(gè)是比較棘手的,可能非橡膠含硅的材料全部排除掉,我目前了解的新能源行業(yè)非金屬材料用到40種,非常的麻煩,我一直建議大家能不能做出一個(gè)小的實(shí)驗(yàn)室能夠驗(yàn)證模擬這么一個(gè)小臺(tái)架來?單一的只是驗(yàn)證某一個(gè)材料,最后完全組合起來的時(shí)候肯定跟你檢測(cè)單一某一個(gè)材料結(jié)果是不一樣的。

還有油基冷卻液,目前以合成油,礦物油作為基液,加上緩蝕劑做成的冷卻液,目前我認(rèn)為這應(yīng)該是一個(gè)唯一的趨勢(shì),如果浸沒式冷卻液能夠成型,這應(yīng)該是唯一的選項(xiàng),經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠,基本上2萬塊左右,比冷板式水基冷卻貴一倍,但是基本上這個(gè)還是能接受的。

關(guān)于京脈研發(fā)中心,關(guān)于金屬材料的兼容性驗(yàn)證,我們有2臺(tái)模擬臺(tái)架試驗(yàn),一個(gè)是氫燃料電池,一個(gè)是內(nèi)燃機(jī)電池的,還有測(cè)電導(dǎo)率的,自動(dòng)電位滴定儀,紫外分光儀,包括微生物的檢測(cè),我們也為了能源行業(yè)專門建了一個(gè)微生物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,旋轉(zhuǎn)掛片,因?yàn)槲覀冞@個(gè)水循環(huán),冷板把這個(gè)熱量帶出來之后,還要經(jīng)過一次散熱,可以采用風(fēng)冷,也可以采用冷卻塔噴淋的方式,也可以采用大量的水資源進(jìn)行交換,實(shí)際上這個(gè)屬于二次冷卻,大家在選擇上要看自己的散熱需求,也就是熱源的大小,再一個(gè)選擇當(dāng)?shù)氐臍夂蛞约皸l件,來選擇合適的二次冷卻。

目前旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)也是檢測(cè)冷卻液對(duì)金屬保護(hù)作用的辦法,就是咱們冷卻塔循環(huán)水一般是采用這種檢測(cè)方法,浸沒式冷卻液黏度、傾點(diǎn)、濁度,閃點(diǎn)、抗氧化性,其實(shí)作為儲(chǔ)能行業(yè)來說,應(yīng)該更好的是選用12581那個(gè)辦法來測(cè)抗氧化,是不停的往里吹氧氣,因?yàn)槲覀兊沫h(huán)境里是密封,所以更能模擬出這個(gè)使用場(chǎng)景,但是那個(gè)試驗(yàn)時(shí)間非常長。擊穿電壓、介電常數(shù),這個(gè)是我們自己實(shí)驗(yàn)室可以完成的檢測(cè),我希望大家有時(shí)間可以到我們京脈參觀指導(dǎo)。

我們目前服務(wù)了幾個(gè)頭部企業(yè),我們跟比亞迪在10年前就合作,他當(dāng)時(shí)在研發(fā)那會(huì)我們就提供冷卻液做試驗(yàn),包括寧德時(shí)代,我們跟寧的時(shí)代合作了很久。

冷卻液產(chǎn)品非常簡單,但是產(chǎn)品做好了不簡單,希望大家能把冷卻液產(chǎn)品重視起來,因?yàn)椴煌谄渌袠I(yè),在儲(chǔ)能和數(shù)據(jù)中心行業(yè)設(shè)備原值高,設(shè)計(jì)壽命長;比如在汽車行業(yè)、在太陽能行業(yè),在供熱方面,頂多把一個(gè)水泵腐蝕爛了,但是在儲(chǔ)能行業(yè),甚至是數(shù)據(jù)中心行業(yè),可能毀爛的價(jià)值是承擔(dān)不起的。

好,我今天下午說這些,謝謝大家!

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