4　吸附剂吸附性能实验研究

4.1　吸附工质对的制备

4.1.1　吸附工质对的选取

吸附工质对是吸附制冷系统的核心，在很大程度上决定吸附制冷系统的性能、吸附/脱附温度、相关设备及材料的选择、系统投资和应用等。

一般情况下，用于太阳能吸附制冷系统的吸附剂应满足：①低温下可吸收大量制冷剂；②低温下可解吸大部分制冷剂；③性能不随时间和使用而变化；④无毒、无腐蚀性；⑤低成本、广来源。

相应地，用于太阳能吸附制冷系统的吸附质（制冷剂）应满足：①潜热大，从而降低制冷剂和吸收剂的循环速度；②无毒、无腐蚀性、不可燃；③挥发性比吸附剂强以确保其有效分离；④对吸附剂有较强的吸引力，从而减少吸附剂循环量及显热损失并减小液体热交换器的体积；⑤适中的工作压力，工作压力过高会增加设备的厚度并增加从低压侧向高压侧泵送液体的功耗，而压力过低则增加设备体积且需采取措施减少制冷剂蒸汽沿途的压降；⑥化学稳定性高，避免形成有害气体、固体或腐蚀性物质。

吸附式制冷系统中最常用的吸附质（制冷剂）有水、甲醇和氨，但它们都有各自的优缺点。

甲醇具有吸附能力强、吸附温度和吸附热低等优点，但是毒性高，且会出现缓慢的热解。此外甲醇对真空性要求高，任何不凝结气体都将大大恶化系统性能。

氨气具有很强的制冷能力，且氨的蒸发压力总是高于大气压力，因此氨系统不存在漏气问题。但是，氨有毒、具有强烈的刺激性气味，还对铜材具有腐蚀性。此外氨系统解吸压力高（可高达1.6MPa），因此系统部件需要较高的承压能力。

由于水不能在低于0℃的温度下蒸发，且其蒸发压力低使得吸附过程缓慢，因此只适用于空调系统。因为水的来源很广，不会对环境和人体造成任何损害，因此本研究将采用水作为制冷剂。

碳纳米管（CN）是继富勒烯之后的一种新型碳纳米材料，是具有圆柱形纳米结构的碳的同素异形体。纳米管的长度与直径之比高达132000000∶　1［4］ ，远远高于其他任何材料。由于其热传导性、机械性能和导电性能突出，这些圆柱形碳分子在储能装置、电极材料、复合材料、吸附和分离、催化等诸多领域中都有广泛的应用。

由于碳纳米管热力学性能良好、比表面积大、化学性质稳定且具有独特的中空结构和π-π键作用，因此在吸附制冷领域也具有很大的优势，用作物理吸附剂具有显著的潜力。

由于国内外研究人员从未将碳纳米管用作吸附制冷系统中的吸附剂，因此本文将首次尝试探讨其吸附机理和吸附能力，并将其作为物理吸附剂与吸附量大的氯化钙等碱土金属盐复合，制备成复合吸附剂，探讨复合吸附剂的吸附性能，从而开发出驱动热源温度低且吸附性能优良的新型环保复合吸附剂。

本研究使用的多壁碳纳米管长度3～12µm，外径12.9nm±3.5nm，壁厚4.1nm± 1.3nm，BET表面积231.8562m2/g，碳相含量97.25%，长度直径比154∶　1，3000倍放大的SEM图见图4-1，碳纳米管的透射电子显微镜图像见图4-2。

4.1.2　吸附工质对的配比

本研究制备了两组样品，配制成复合吸附剂。

样品　1：38g CaCl2 +2g CN（CN质量比=5%）

样品2：37g CaCl2 +3g CN（CN质量比=7.5%）

复合吸附剂的具体制备过程如下：

利用高精度电子天平（0.000g）称取一定比例的CaCl2和碳纳米管，将CaCl2放入去离子水中直至完全溶解，然后将混合溶液放入烘箱中烘干，再用电子天平称量其重量，并记录此时的重量值。最后将样品放入吸附床中，准备进行吸附性能测试实验。

图4-3为发生反应之前的复合吸附剂，图4-4为发生反应之后的复合吸附剂。