京脉液冷边明义:储能行业冷却液工质的技术现状与展望

新能源采编储能 2023-08-01 18:02:56 460阅读 举报

  网讯:7月24日,第二届中国新型储能产业高质量发展大会暨第二届全国虚拟电厂技术高层研讨会召开,聚焦新型储能行业发展热点问题,为新型储能高质量规模化发展赋能助力。

  在论坛现场,河北京脉科技有限公司董事长边明义发表了名为《储能行业冷却液工质的技术现状与展望》的主题演讲。

  边明义:我们是新面孔,我先把我这个企业介绍两句,河北京脉科技有限公司前身是北京京脉工贸有限公司和河北京脉科技有限公司,成立2005年,因为2016年北京市政府往通州迁所以把我们这个企业外迁了,目前工厂在河北衡水,占地50亩。

  今天的讲演嘉宾非常多,20分钟我这个PPT是讲不完的,我先笼统地说一下,大家下面如果有问题可以私下交流。我们这个公司主要是研发生产冷却液复合剂的企业,我们行业都能用到冷却液,大家知道冷却液是什么构成的?纯水+防冻剂+复合剂就构成了冷却液,这里面的核心技术是复合剂,我们企业是生产复合剂的企业。我们为全国700多家冷却液生产企业提供复合剂,同时我们产品也出口到东南亚和西亚10几个国家和地区。市场占有率在国内70%左右,产品涵盖了内燃机冷却液,动力电池冷却液,浸没式液冷系统冷却液,冷板式液冷系统冷却液,以及化学储能热管理油液等等。在冷却液这个领域最大的领域还是说在内燃机冷却液,内燃机冷却液就是汽车冷却液这一块。

  这个是我们以往获得的一些国家支持,我们是国家高新企业,河北省的技术研发中心,也是我们冷却液复合剂的单项销售冠军,是专精特新企业,参与了中国通信ODCC开放数据中心会员单位,在里面参加一个通讯数据中心的冷却液的制订标准,同时我们也是河北省水基产品研发技术中心。下边几个冷却液标准是我们参与并发布的,跟新能源也是息息相关的。

  因为对储能行业我不是特别的了解,跟咱们同行交流大家现在对技术也处于保密,所以说也不愿意交流太深,起码材质上跟我的交流必须坦诚,因为这个冷却液出问题就出到冷却液和材质的兼容性,如果这个上要保密,我们的交流是没有意义的。

  储能最初经历的就是风冷,因为单位体积密度能量的增加,热冷是不满足要求了,就开始出现了冷板式的冷却,也是目前用量最多的,最流行的一种冷却方式,浸没式冷却更多是出于安全需求,应该也是未来必然的一个趋势,但是用什么材质大家目前这个行业还存在争议。

  风冷我就不过多说了,因为这个风冷也不属于我们研究的课题,冷板式冷却液目前出的问题比较多,实际出问题的原因主要是在选用冷却液的介质上,南方地区不需要防冻的地方就直接用水,或者是用的去离子水,在北方地区就用的去离子水+乙二醇或者是去离子水+丙二醇,其实乙二醇就是防冻剂,在冷却液里面起到防冻的作用,好多企业现在是自己购买乙二醇或者丙二醇,然后自己做纯净水勾兑的没有防腐蚀功能的防冻液,再有就是市场上买的劣质防冻液,出问题主要是由于这三种介质出的问题,为什么?因为这个里面如果不加功能性的防腐剂,即使选了去离子水也没有用,乙二醇和水混合以后,很容易在温度增加的情况下进行酸化。

  因为劣质防冻液更别提了,这个行业水非常深,隔行如隔山,我听一天大家的讲座我也听不明白多少东西,但是你们对冷却液这个行业更生疏,这个水更深。因为这里面的基础的原材料,同样都叫乙二醇,从1000到5000都有,这种原材料的价格决定了产品的本质,同时包括功能复合剂加不加,因为涉及成本的问题,还有涉及对一个产品的理解,不同领域在工业设备上在汽车上,电动汽车上,数据中心领域储能领域到底选用什么样的复合剂这个是关键中的关键,也是冷却液技术的核心。

  上午有位专家讲在国外考察储能爆炸起火,其实在这种动力电池上这种问题也非常多,至于这里面一个是提出来了冷却液的质量防腐蚀,所以是电导率的问题。冷却液在整个储能产业链重成本微不足道,所以大家感觉冷却不过就是拿水把热量带走散了,感觉非常简单,实际上一点都不简单,正是因为你把它考虑简单了,所以才会出现了这样那样这么多的问题,所以说储能这个行业液冷的普及我可以说这个问题每年会层出不穷,所以每年都会开一次全国冷却液技术交流大会,就是由我们京脉公司全额出资,召集全国的冷却液生产企业与用户参会,整个大会都是免费的,我也希望明年的大会,我们开的第8届了,如果不是3年疫情已经是11届了,大家有兴趣可以参加第8届全国冷却液技术交流大会。

  所有的腐蚀无非是金属的腐蚀和非金属材料不兼容造成的泄露,这些析出就是因为选择的添加剂不当,刚才上午在展台上交流的时候,有两个客户也是提到了,很清楚出现絮状凝固,硅胶,这些都是选择冷却液类型的时候出了问题。冷却液这个类型需要一对一的解决,比如说你用了哪些材质,因为所有的腐蚀不过是说有不同的金属组成的一个容器,当被这个液体连通以后存在电位差,一定把你的金属材料,你所用的材料告诉我,不然这个复合剂是无法选配的。

  我先说一下我们的解决方案,冷板式的目前用量是最多的,对应京脉10号热管理液,为什么叫热管理液?承担的主要的功能是冷却,如果北方地区特别冷的情况下,实际上是给这个液体加热,让电池处于一个比较合适的温度范围内;包括将来浸没式的冷却液,都是要给一定的热源,在一定的温度下工作,如果零下几十度启动对电池不利,现在的冷却液一般不叫冷却液,叫热管理液,必要的时候要给它一个热源。

  针对储能这个行业,我们把10号产品做了特定的设计,它的热传导性会更好,防腐的原理就是形成钝化膜,因为存在电位差,形成钝化膜以后阻止电子转移速度,这个膜越薄越利于换热,温度高的情况下复合剂不稳定分解。

  这个对电导率没有设要求,基本上冷板式用的大量的冷却液都没有太关注电导率,下面的产品会涉及两款超低电导的冷却液,这款产品对于黄铜、不锈钢、铸铁、碳钢、三系铝、四系铝、六系铝有很好的防腐能力,你所用的材料在不在我们的这些当中?因为下面涉及低电导的时候就包括不了这么多的金属材料,所以说我们私下交流一定把材料给我非常明确的交底。其实这里面还有焊料,锡焊、铜焊、银焊,这些更容易从焊料处腐蚀。还有配方体系当中不含硅、磷、硼、亚硝酸盐,刚刚看到的结晶等等都是这些成分产生的。还有橡胶的兼容性,上面主要是说的金属材料和非金属材料的兼容。我们这个产品好多都是在户外,还要考虑到细菌长时间的存放生藻,还要抑菌。温度设计到零下65度到120度的区间,完全可以在国内任何地区都满足使用,使用寿命可以达到20年,实际30年也没有问题,因为这个的缓释原理是一个吸附成膜,所谓的吸附成膜就是可以重复用,不消耗,所以说寿命非常长。硅磷这些无机盐是氧化成膜原理,是化学膜,要生成第三种物质要不断地消耗,我们在环境当中,温度高,或者pH值有变化,抑或是液体冲击导致这些膜都是有可能发生断裂的,断裂以后就会需要新的缓蚀剂重新生成这种氧化膜,所以要不断的消耗,物理成膜是吸附原理,掉下来还能上去,简单的说就是这样的道理,所以说寿命是很长的。

  我们在做模拟的时候,在实验室大概跑三个月在机器上,给它加上腐蚀盐升温,三个月的时间相当于10万公里,我们在检测里面添加剂的含量几乎在99%,几乎不消耗的。这个是冷板式冷却液大家需要最多的一款产品。

  这里面的金属没有铸铁了,这个电导率对铸铁是没有作用的,这个电导率是300,为什么提了这么个产品,是跟中国石化共同指定的风力发电逆变器上专用的一款冷却液,当时做的标准电导率不高于400,我们生产的这款产品是小于300的,我在这里为什么要写300,是因为我们平常生产的时候是有45的规格,这里面没有列出来。在新能源这个行业里,大家有了一个共识,就是这个液体电导率是300us/CM的时候是界限,小于的时候可以认定是绝缘的,短路以后不会产生电弧,如果高于300us/CM可以把液体当做导体。我们跟两个行业做了标准,我们定的是产品没有使用的时候是300,如果使用过程当中温度越高,温度每提高10度,电导率增加33%,而且在整个的运转环境当中各种金属和非金属材料上剥落的离子都会增加液体的电导率。

  还有一款产品小于2us/CM,这个是在批量供应各个行业,实际上我们供应的成品大概是在出厂0.3 us/CM,因为包装的色母对电导率都有影响,在使用这个产品的时候,我还希望咱们专家私下讨论,这个产品在已经成熟的氢燃料电池应用,沿用氢燃料电池维持低电导产品的解决办法,我有一个建议:

  1、有监控。要来监控这个电导率达到多少,这个成本并不增加多少在整套系统当中。

  2、如何控制电导率在使用当中不上升?这个非常简单,就是上一个离子吸附器就可以了,如果说这个行业觉得这个建议可以接受,咱们就私下多多交流。

  这个基本上在1以下的可以认为是绝缘的,这个相对于2000电导率的10号产品来说,优势就是,即使泄露也不会发生短路。

  除了刚才介绍的这3种都是水基的,浸没式的是油基的产品,这个产品目前在储能的数据中心这两个行业里面,还处于摸索讨论阶段,在这个里面要进行紧密的沟通和合作,我交流了不止一个工厂大家都非常谨慎,技术非常的保密,因为我们如果不知道材料是什么,没有办法思考这个冷却液的配方。浸没式的有3种在实验的,只有氟化液有成熟案例的;但是真是贵,很贵,几十万块钱一吨,如果在储能行业估计不现实,一个储能柜才40万-50万。

  硅油基可以作为浸没式冷却液,硅油最大的弊病就是因为咱们储能不是一个全封闭的环境,尤其是南方,水气如果特别大,硅油很容易吸水,硅见水就会形成二氧化硅,你看见的絮状物硅胶就是要命的,我不知道储能行业冷板是多大的孔径?因为到现在没有一个企业跟我们交实底。

  说到微循环通道,我想起一个问题来,作为冷却液是换热的介质,你无论怎么样设计产品,接触面最大,换热就最好,我就提这么一句。

  还有就是用硅油含硅的非橡胶材料兼容,这个是比较棘手的,可能非橡胶含硅的材料全部排除掉,我目前了解的新能源行业非金属材料用到40种,非常的麻烦,我一直建议大家能不能做出一个小的实验室能够验证模拟这么一个小台架来?单一的只是验证某一个材料,最后完全组合起来的时候肯定跟你检测单一某一个材料结果是不一样的。

  还有油基冷却液,目前以合成油,矿物油作为基液,加上缓蚀剂做成的冷却液,目前我认为这应该是一个唯一的趋势,如果浸没式冷却液能够成型,这应该是唯一的选项,经济、实惠,基本上2万块左右,比冷板式水基冷却贵一倍,但是基本上这个还是能接受的。

  关于京脉研发中心,关于金属材料的兼容性验证,我们有2台模拟台架试验,一个是氢燃料电池,一个是内燃机电池的,还有测电导率的,自动电位滴定仪,紫外分光仪,包括微生物的检测,我们也为了能源行业专门建了一个微生物检测实验室,旋转挂片,因为我们这个水循环,冷板把这个热量带出来之后,还要经过一次散热,可以采用风冷,也可以采用冷却塔喷淋的方式,也可以采用大量的水资源进行交换,实际上这个属于二次冷却,大家在选择上要看自己的散热需求,也就是热源的大小,再一个选择当地的气候以及条件,来选择合适的二次冷却。

  目前旋转挂片腐蚀试验也是检测冷却液对金属保护作用的办法,就是咱们冷却塔循环水一般是采用这种检测方法,浸没式冷却液黏度、倾点、浊度,闪点、抗氧化性,其实作为储能行业来说,应该更好的是选用12581那个办法来测抗氧化,是不停的往里吹氧气,因为我们的环境里是密封,所以更能模拟出这个使用场景,但是那个试验时间非常长。击穿电压、介电常数,这个是我们自己实验室可以完成的检测,我希望大家有时间可以到我们京脉参观指导。

  我们目前服务了几个头部企业,我们跟比亚迪在10年前就合作,他当时在研发那会我们就提供冷却液做试验,包括宁德时代,我们跟宁的时代合作了很久。

  冷却液产品非常简单,但是产品做好了不简单,希望大家能把冷却液产品重视起来,因为不同于其他行业,在储能和数据中心行业设备原值高,设计寿命长;比如在汽车行业、在太阳能行业,在供热方面,顶多把一个水泵腐蚀烂了,但是在储能行业,甚至是数据中心行业,可能毁烂的价值是承担不起的。

  好,我今天下午说这些,谢谢大家!

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作者:新能源采编
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分类:储能
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