(57)【要約】【課題】冷却液の劣化を表示することができる燃料電池冷却液組成物を提供する。【解決手段】燃料電池冷却液組成物は、イオン交換水と、エチレングリコールと、指示薬と、イオン交換樹脂とからなり、指示薬は、冷却液の劣化により変化したｐＨで色が変化する。指示薬としては、フェノールフタレインなどを用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と、指示薬とからなる燃料電池冷却液組成物であって、
前記指示薬は、前記燃料電池冷却液組成物の劣化により変化したｐＨで色が変化することを特徴とする燃料電池冷却液組成物。
【請求項２】
前記指示薬は、酸性領域で色が変化することを特徴とする請求項１記載の燃料電池冷却液組成物。
【請求項３】
更に、イオン交換樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池冷却液組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を冷却する燃料電池冷却液組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用燃料電池冷却液は、燃料電池を構成しているセルの中を通過してセルを冷却する。このため、冷却液の導電率が高いと、燃料電池で生じた電流が冷却液に流出してしまい、燃料電池の発電性能を低下させる原因となる。このため、冷却液には、絶縁性が要求される。
【０００３】
冷却液は、イオン性物質からなる劣化物の生成によって、導電率の上昇を招く。そこで、特許文献１では、冷却液の劣化度をｐＨ値で判定し、冷却液のｐＨが判定基準値を超える場合には、冷却液を濃縮して他の用途に利用し、判定基準値以下の場合には、冷却液を再生利用することが示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、凍結防止のため、燃料電池用の冷却液の多くは、グリコール類、アルコール類などを含んでおり、取り扱いに注意を喚起するため、色をつけて識別性をもたせて、他の液体と区別することが開示されている。
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、冷却液の劣化度を判定し、再生利用するにあたっては、劣化度判定のためのセンサなどを含む固定型の処理装置を用いている。このため、装置を設置するスペースを確保する必要がある。特許文献２では、冷却液の劣化度合いについては識別性がない。
【特許文献１】特許第３４４４０３１号
【特許文献２】特開２００４−２８１１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、冷却液の劣化を表示することができる燃料電池冷却液組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明である燃料電池冷却液（以下、「冷却液」ともいう。）組成物は、冷媒と、指示薬とからなる冷却液組成物であって、前記指示薬は、前記冷却液組成物の劣化により変化したｐＨで色が変化することを特徴とする。
【０００８】
冷却液が劣化すると、イオン性物質からなる劣化物が生成する。イオン性物質が生成すると、冷却液の導電率が上昇する。図１に示すように、冷却液の導電率が上昇すると、冷却液のｐＨは下がる。そこで、冷却液に、冷却液の劣化により変化したｐＨで色が変化する指示薬を添加している。このため、本発明の冷却液の劣化時には、冷却液中の指示薬の色が変化することで、劣化を表示することができる。
【０００９】
前記指示薬は、酸性領域で色が変化することが好ましい（請求項２）。冷却水が劣化すると、多くの酸性のイオン性物質が生成して、冷却液が酸性を示す。このため、酸性領域で色が変化する指示薬を冷却液に添加することによって、冷却液の劣化を、指示薬の変化によって表示することができる。
【００１０】
更に、冷却液組成物は、イオン交換樹脂を含むことが好ましい（請求項３）。冷却液にはイオン交換樹脂が添加されているため、冷却液で生成する劣化物は、イオン交換樹脂によって逐次吸着され、液中から取り除かれるため、冷却液の導電率は上がらない。イオン交換樹脂の吸着性能が飽和するまでは、劣化物はイオン交換樹脂によって吸着されるため、冷却液の導電率は上がらず、ｐＨも変わらない。イオン交換樹脂の吸着性能が飽和した後には、劣化物はイオン交換樹脂に吸着されにくくなる。このため、冷却液の導電率は徐々に上昇して、ｐＨは下がる。そして、所定のｐＨ値になったときに、指示薬によって冷却液の色が変化して、冷却液の劣化を表示させる。このように、冷却液の中にイオン交換樹脂が含まれている場合には、イオン交換樹脂を含んでいない場合に比べて、より長い期間、冷却液の劣化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料電池冷却液組成物によれば、冷却液に、冷却液の劣化により変化したｐＨで色が変化する指示薬を含んでいる。このため、冷却液が劣化して所定のｐＨ値になったときに、指示薬の色が変化して、冷却液の劣化を表示することができる。したがって、冷却液の劣化を目視により判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の燃料電池冷却液組成物は、冷媒と、指示薬とからなる。冷媒は、低導電率であることが好ましく、具体的には、イオン交換水からなることが好ましい。イオン交換水は、イオン交換で水の中のイオンが除去されているため、通常の水（水道水など）に比べて導電率が低いからである。
【００１３】
また、冷媒には、不凍性のため、グリコール類及びアルコール類から選ばれる１種以上を含むことが好ましい。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンを挙げることができる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノールを挙げることができる。
【００１４】
指示薬は、所定のｐＨで色が変化するｐＨ指示薬である。ｐＨ指示薬は、イオン性物質と反応する酸性基又は塩基性基をもつ有機化合物である。冷却液の劣化によって酸性のイオン性物質が多く生成して冷却液が酸性に変化するため、指示薬は酸性基をもつとよい。指示薬は、イオン性物質と結合しているか離れているかによって可視光線の吸収が大きく変化するものがよい。
【００１５】
イオン交換樹脂がイオン交換器に充填されている固定型の場合には、指示薬は、イオン交換樹脂に吸着しないものがよい。指示薬がイオン交換樹脂に吸着すると、イオン交換器によって、指示薬が冷却液から吸着除去されてしまい、色の変化により冷却液の劣化を表示することができなくなるからである。イオン交換樹脂が冷却液に分散していない場合には、指示薬の導電率は低いことが好ましく、例えば１０μＳ／ｃｍ以下であるとよい。導電率が高い場合には、燃料電池の発電性能に影響を与えるからである。
【００１６】
イオン交換樹脂が冷却液に分散している場合には、分散しているイオン交換樹脂に指示薬が吸着する。
指示薬は、冷却液の劣化により変化したｐＨで、無色から特定の有色に変化するもの、特定の有色から無色に変化するもの、特定の有色から他の有色に変化するもののいずれでもよい。指示薬としては、たとえば、表１に示すものが挙げられる。指示薬は、所定の導電率に対応するｐＨ領域で、色が変化するものを選択する。例えば、図１に示すように、冷却液の導電率が１０μＳ／ｃｍとなるときのｐＨは、４．１である。この場合、ｐＨ４．１に色の変化を示す指示薬を表１の各種指示薬の中から選択する。冷却液中の指示薬の含有量は、各指示薬の種類に応じて色の変化を識別可能な濃度になるように適宜調整する。冷却液中の指示薬の含有量は、例えば、０．０００１〜０．１質量％であるとよい。０．０００１質量％未満の場合には、指示薬の色が薄くて、色の変化が識別しにくくなるおそれがある。一方、０．１質量％を越える場合には、冷却液の導電率が高くなり、発電効率が低下するおそれがある。
【００１７】
【表１】
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冷却液には、イオン交換樹脂が分散していることが好ましい。イオン交換樹脂は、樹脂母体が水に不溶の粒状の高分子重合体であり、樹脂母体の表面又は内部に固定された交換基（固体イオン）をもつ。固体イオンは、交換される可動性のイオン性物質からなる劣化物（対立イオン）とイオン結合する。イオン交換樹脂は、冷却液中において、粒状で分散している。イオン交換樹脂の平均粒径は、０．１〜１０００μｍであることが好ましい。０．１μｍ未満の場合には冷却液の粘性が増加するおそれがあり、１０００μｍを超える場合には、冷却系流路が目詰まりするおそれがある。
【００１８】
イオン交換樹脂は、冷却液の中に、０．１〜２０質量％含まれていることが好ましい。０．１質量％未満の場合には、生成した劣化物によってイオン交換樹脂のイオン交換能が飽和化しやすくなる。一方、２０質量％を越える場合には、冷却系流路が目詰まりするおそれがある。
【００１９】
本発明において用いるイオン交換樹脂としては、冷却液に分散し得るものであればよく、例えば、粒径の細かい陰性イオン交換樹脂や陽イオン交換樹脂などがある。
【００２０】
また、イオン交換樹脂と指示薬との好ましい組み合わせとしては、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂とフェノールフタレインとの組み合わせが挙げられる。
【実施例】
【００２１】
本発明の実施例に係る車両用燃料電池冷却液の組成を表２に示す。表２に示されているように、燃料電池冷却液は、エチレングリコール５０質量％と、イオン交換樹脂０．７５質量％と、指示薬としてのフェノールフタレイン０．００２質量％と、イオン交換水残部とからなる。イオン交換樹脂は、冷却液中に分散している。イオン交換樹脂は、具体的には、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂であり、平均粒径は６９０μｍである。フェノールフタレインは、イオン交換樹脂に吸着している。
【００２２】
【表２】
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まず、本例の燃料電池冷却液の導電率とｐＨとの関係を測定した。本例の燃料電池冷却液にエチレングリコールの劣化生成物であるグリコール酸を添加することで導電率を変化させた。各導電率を示す冷却液について、それぞれｐＨを測定した。冷却液の導電率とｐＨとの関係を図１に示した。図１より知られるように、冷却液の導電率（対数）の上昇に比例して、冷却液のｐＨが下がった。
【００２３】
また、本例の燃料電池冷却液のｐＨと色との関係を測定した。冷却液に０．１Ｎの塩酸（ＨＣｌ）を添加してｐＨを変化させた。変化したｐＨの冷却液の色を目視により観察した。その結果を表３に示した。
【００２４】
【表３】
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同表より知られるように、ｐＨが７．１〜４．８の間では冷却液は紫色であったが、ｐＨが４．１では薄赤、ｐＨが３．６では無色に変化した。
【００２５】
以上の実験より、冷却液の導電率の許容限界値を１０μＳ／ｃｍとした場合、冷却液のｐＨは４．１である。冷却液に含まれるフェノールフタレインは、このｐＨ４．１付近で、有色から無色に変化することがわかった。
【００２６】
本例においては、指示薬としてフェノールフタレインを用いたが、フェノールフタレインの代わりに、色変化領域の中にｐＨ４．０〜４．１を含む他の指示薬を冷却液に添加してもよい。この場合にも、冷却液が劣化してｐＨが４から４．１に変化したときに、色が変化して、冷却液の劣化を表示することができた。本例においては、導電率の許容限界値を１０μＳ／ｃｍと設定したが、許容限界値を１０μＳ／ｃｍとは異なる値に設定することも可能である。その場合にも、設定した導電率に対応するｐＨに色変化領域をもつ指示薬を選択して、冷却液に添加する。
【００２７】
また、イオン交換樹脂を含まない場合でも、指示薬の色の変化によって、冷却液の劣化を目視で判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る、冷却液の導電率とｐＨとの関係を示す線図である。
【図１】
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