4　吸附劑吸附性能實驗研究

4.1　吸附工質對的制備

4.1.1　吸附工質對的選取

吸附工質對是吸附制冷系統的核心，在很大程度上決定吸附制冷系統的性能、吸附/脫附溫度、相關設備及材料的選擇、系統投資和應用等。

一般情況下，用于太陽能吸附制冷系統的吸附劑應滿足：①低溫下可吸收大量制冷劑；②低溫下可解吸大部分制冷劑；③性能不隨時間和使用而變化；④無毒、無腐蝕性；⑤低成本、廣來源。

相應地，用于太陽能吸附制冷系統的吸附質（制冷劑）應滿足：①潛熱大，從而降低制冷劑和吸收劑的循環速度；②無毒、無腐蝕性、不可燃；③揮發性比吸附劑強以確保其有效分離；④對吸附劑有較強的吸引力，從而減少吸附劑循環量及顯熱損失并減小液體熱交換器的體積；⑤適中的工作壓力，工作壓力過高會增加設備的厚度并增加從低壓側向高壓側泵送液體的功耗，而壓力過低則增加設備體積且需采取措施減少制冷劑蒸汽沿途的壓降；⑥化學穩定性高，避免形成有害氣體、固體或腐蝕性物質。

吸附式制冷系統中最常用的吸附質（制冷劑）有水、甲醇和氨，但它們都有各自的優缺點。

甲醇具有吸附能力強、吸附溫度和吸附熱低等優點，但是毒性高，且會出現緩慢的熱解。此外甲醇對真空性要求高，任何不凝結氣體都將大大惡化系統性能。

氨氣具有很強的制冷能力，且氨的蒸發壓力總是高于大氣壓力，因此氨系統不存在漏氣問題。但是，氨有毒、具有強烈的刺激性氣味，還對銅材具有腐蝕性。此外氨系統解吸壓力高（可高達1.6MPa），因此系統部件需要較高的承壓能力。

由于水不能在低于0℃的溫度下蒸發，且其蒸發壓力低使得吸附過程緩慢，因此只適用于空調系統。因為水的來源很廣，不會對環境和人體造成任何損害，因此本研究將采用水作為制冷劑。

碳納米管（CN）是繼富勒烯之后的一種新型碳納米材料，是具有圓柱形納米結構的碳的同素異形體。納米管的長度與直徑之比高達132000000∶　1［4］ ，遠遠高于其他任何材料。由于其熱傳導性、機械性能和導電性能突出，這些圓柱形碳分子在儲能裝置、電極材料、復合材料、吸附和分離、催化等諸多領域中都有廣泛的應用。

由于碳納米管熱力學性能良好、比表面積大、化學性質穩定且具有獨特的中空結構和π-π鍵作用，因此在吸附制冷領域也具有很大的優勢，用作物理吸附劑具有顯著的潛力。

由于國內外研究人員從未將碳納米管用作吸附制冷系統中的吸附劑，因此本文將首次嘗試探討其吸附機理和吸附能力，并將其作為物理吸附劑與吸附量大的氯化鈣等堿土金屬鹽復合，制備成復合吸附劑，探討復合吸附劑的吸附性能，從而開發出驅動熱源溫度低且吸附性能優良的新型環保復合吸附劑。

本研究使用的多壁碳納米管長度3～12μm，外徑12.9nm±3.5nm，壁厚4.1nm± 1.3nm，BET表面積231.8562m2/g，碳相含量97.25%，長度直徑比154∶　1，3000倍放大的SEM圖見圖4-1，碳納米管的透射電子顯微鏡圖像見圖4-2。

4.1.2　吸附工質對的配比

本研究制備了兩組樣品，配制成復合吸附劑。

樣品　1：38g CaCl2 +2g CN（CN質量比=5%）

樣品2：37g CaCl2 +3g CN（CN質量比=7.5%）

復合吸附劑的具體制備過程如下：

利用高精度電子天平（0.000g）稱取一定比例的CaCl2和碳納米管，將CaCl2放入去離子水中直至完全溶解，然后將混合溶液放入烘箱中烘干，再用電子天平稱量其重量，并記錄此時的重量值。最后將樣品放入吸附床中，準備進行吸附性能測試實驗。

圖4-3為發生反應之前的復合吸附劑，圖4-4為發生反應之后的復合吸附劑。