有机朗肯循环系统工质应用研究进展及HFOs理论性能分析

含氟工质是有机朗肯循环(ORC)系统中不可缺少的工作流体,目前主要为氢氟烷烃类化合物,但其会引起全球变暖问题,因此亟需开发性能相似的环保型工质。本文介绍了ORC系统工质使用现状,并综述了ORC系统工质研究进展。此外,对HFO-1234ze(E)、HCFO-1224yd、HFO-1336mzz(E)、HFO-1336mzz(Z)和HCFO-1233zd(E)5种工质开展ORC系统理论性能研究,结果显示:与HFC-245fa相比,HFO-1234ze(Z)和HCFO-1233zd(E)具有更优异的系统性能。

Analysis of Thermodynamic Characteristic Changes in Direct Expansion Ground Source Heat Pump Using Hydrofluoroolefins (HFOs) Substituting for HFC-134a

HFO-1234yf and HFO-1234ze[E] have low global warming potential and zero ozone depletion potential. If they are used in the direct expansion ground source heat pump system substituting for HFC-134a, the system will be beneficial to mitigating climate change. This study aims to find out the thermodynamic characteristics of the direct expansion ground source heat pump system using HFO-1234yf or HFO-1234ze[E] by theoretical calculation. The results indicate that HFO-1234yf system in an actual cycle has the highest COP. HFO-1234yf and HFO-1234ze[E] have such smaller capacity per unit of swept volume that they need larger compression capacity if providing the same heating or cooling loads. For a given unit when HFC-134a is replaced with HFO-1234yf or HFO-1234ze[E], the capacity will decrease. More refrigerant charge is required in the HFO-1234yf or HFO-1234ze[E] system. The results also present that more refrigerant charge is required in the cooling mode than in the heating mode.

HFOs制冷剂在制冷空调领域的替代研究综述

在气候变化和一系列政策法规的推动下,新型替代制冷剂的研发工作成为行业热点,其中HFOs及其混合制冷剂在当前广受关注。本文根据现阶段HFOs制冷剂的研究现状,针对HFOs纯制冷剂的热物性,基于理想单级蒸气压缩循环考虑其在空调、热泵两种工况下的替代潜能,对HFOs制冷剂与所替代制冷剂进行理论对比分析,模拟结果初步表明:R1234yf,R1234ze(E),R1233zd(E),R1123,R1243zf,R1141,R1132(E)和R1225ye(Z)可作为制冷空调系统候选替代制冷剂;R1234ze(Z),R1233zd(E)和R1336mzz(Z)可作为热泵候选替代制冷剂。在HFOs混合制冷剂的分析中,针对R134a,R404A,R407C和R410A这几种制冷剂,依据不同的工况对可能的替代制冷剂进行理论循环计算,理论分析结果初步表明:R450A和R513A具有替代R134a制冷剂的潜力;R448A,R449A,R452A,R454A,R454C和R455A具有替代R404A制冷剂的潜力;R444B,R449A和R454C具有替代R407C制冷剂的潜力;R452B和R454B具有替代R410A制冷剂的潜力。最后根据上述分析总结出不同应用场合下HFOs制冷剂的初步替代方案,为HFOs制冷剂作为潜在的替代物提供有价值的参考。

欧盟PFAS限制提案解读及其对制冷空调行业影响与应对

在《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》的履约和“双碳”目标的双重驱动下,制冷剂替代是制冷空调领域最为关注的热点之一。采用热物性相近的低GWP的HFOs制冷剂和天然制冷剂作为替代品,实现HFCs的削减被认为是较为合适的替代技术路线;但随着2023年2月欧盟出台的PFAS限制提案,引发了对HFOs制冷剂替代前景的担忧,这可能影响全球制冷剂替代发展。因此,首先对PFAS物质进行了介绍,分析了含氟制冷剂与PFASs的关系,并对PFAS法案的形成脉络和关键内容进行了解读,总结了不同领域对此的观点,希望对未来制冷剂替代方案的制定提供一定思辨意义和参考价值。

COSMO-RS方法筛选离子液体作为吸收式制冷剂的吸收剂

主要研究了R1234ze(E)、R1234yf、R1233zd和R1243zf这4种氢氟烯烃类制冷剂与20种阳离子和16种阴离子相互配对成的离子液体组成的吸收式制冷工质对。通过COSMO-RS方法对工质对的亨利常数及溶解度数据进行了模拟计算。从分子表面极化电荷密度的角度研究了不同工质对的亨利常数和溶解度的差异。结果表明:R1234ze(E)制冷剂的极化表面电荷密度曲线在负极区域存在一个峰值,它与正极区域出现极化表面电荷密度峰值的阴离子兼容性好,与负极区域出现极化表面电荷密度峰值的阳离子兼容性差。筛选出了与HFO类制冷剂配对时具有低的亨利常数以及高溶解度的离子液体。

比泽尔重视HFOs的测试应用

不少参与上届德国纽伦堡Chillventa展览会的参展商表示,一些HFO混合剂在测试中性能非常好,以至于即便使用相同的润滑剂,它们也能实现真正的完全替代。

锂离子电池不同冷却方式及浸没式冷却液综合对比分析

随着锂离子电池储能电站的发展,高效且安全的电池热管理系统逐渐受到重视,防范电池热失控成为关键。首先对比介绍目前的电池热管理方式,并从温度控制、防火安全、系统成本等方面归纳不同技术的优势与劣势,指出浸没式液冷是目前锂离子储能电站较为理想的热管理技术。然后基于锂离子电池储能电站的应用需求,提出理想浸没式冷却液的主要技术指标,并总结目前常用的5类冷却液:氟化液、碳氢化合物类、硅油类、酯类和水基类,分述其各自代表性产品的主要性能参数和特点。最后从绝缘性、防火安全性、散热性、流动性和环境友好性这5个指标对5类冷却液体进行定量评价,对浸没式液冷技术和浸没冷却液未来的研究方向进行探讨。

固体核磁共振在氟化铝催化剂研究中的应用进展

氢氟烯烃(HFOs)作为重要的精细化工中间体,其制备关系着我国在应对全球气候变暖、优化能源结构方面的重大战略需求。高比表面积的AlF_(3)因其环境友好、耐HF特性和丰富的酸性中心成为绿色合成HFOs路径的核心催化剂,然而追求高比表面积的同时也为其物理化学特性的研究带来挑战。固体核磁共振(ssNMR)是鉴定材料组成结构、阐释材料合成机理、辨别酸性特征的强有力工具。通过总结近年来利用多种先进的多维多核固体核磁技术如^(27)Al、^(19)F、^(1)H、^(13)C等在高比表面积AlF_(3)的组成结构、合成机理以及酸性位点识别和定量上的杰出工作,系统剖析AlF_(3)催化剂的理化性能,这将为优异性能AlF_(3)的合成提供一定的理论指导。

含亚乙烯基氢氟烯烃的研究进展

对含亚乙烯基的氢氟烯烃(v-HFOs)的合成路线和应用进行了综述。目前,在氟-氯交换、异构化、脱卤化氢、选择性加氢、加氢脱氯、调聚等合成v-HFOs的主要路线中,氟-氯交换的路线具有起始原料易得、容易实现大规模生产的特点,是合成v-HFOs的最佳路线。v-HFOs特殊的分子结构使其具有优异的传热性能、清洁性能、发泡性能和刻蚀性能,主要用作制冷剂、热泵工质、清洗剂、发泡剂和刻蚀剂,特别是E型v-HFOs[(E)-v-HFOs]具有优异的电绝缘性能,分别与其优良的传热性能和清洗性能进行多领域交叉,实现了(E)-v-HFOs应用于浸没式液冷和带电清洗的新场景。展望了v-HFOs的未来发展趋势,提出了今后的研究重点,应开发高活性的氟化催化剂,环保绿色的新型合成路线以及v-HFOs的新型应用。

HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体工频击穿及分解特性实验研究

近年来,由于HFO-1234ze(E)具备良好的环保特性和优良的绝缘性能,被认为有较大潜力应用于中低压设备中。目前针对该气体的试验探究相对比较少。文中首先计算了不同气压下HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体的液化温度,然后利用气体绝缘性能测试平台,分别探究了气压、混合比对HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体绝缘特性的影响,并讨论实际工程应用中的最优混合比和气压值,再采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对分解产物进行定性分析,同时对分解产物进行了仿真计算。研究结果表明在不同均匀场的条件下,HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体的绝缘性能均随着混合比的提升而提高,击穿电压呈近似线性增长;在混合比保持不变的条件下,提高气压能够显著改善HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体绝缘性能;同时在0.3 MPa条件下,20%~25%体积分数的HFO-1234ze(E)不仅具有良好的绝缘水平,而且受到电场不均匀度的影响相对较小,适用于实际工程应用。HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体具有良好的自恢复绝缘特性,分解的产物主要为氢氟化碳(HFC)和碳氢化合物(HC),仿真结果表明分解产物较为稳定。综合实验和仿真计算结果表明HFO-1234ze(E)/CO_(2)混合气体有潜力替代SF6气体应用中低压绝缘设备中。

重油黏度对燃油电厂的影响和应对措施分析

针对伊拉克重油发电项目投标过程中遇到的重油黏度影响进行分析并提出应对措施。在该项目中,招标方提供的重油特性超出标准要求,重油高黏度值与锅炉厂对燃料黏度的要求形成了项目主要矛盾。通过对重油黏度特性以及影响黏度的因素进行分析,本文探讨控制重油黏度以满足工程需要的方法,包括加热、使用降黏剂、采用超声波处理及掺稀油等,同时建议在控制重油黏度时综合考虑安全性和经济成本。

HfO_2在CHF_3,Ar和H_2的感应耦合等离子体中的刻蚀行为

通过改变偏压功率和气体气压的宏观条件 ,利用CHF3 ,Ar和H2 的感应耦合等离子体 (ICP)对HfO2 和RZJ 30 6光刻胶进行了刻蚀选择性实验研究。结果表明 ,HfO2 与等离子体化学相互作用的刻蚀产物属于非挥发性的 ,容易造成边墙的堆积而形成“驼峰”形 ,因而需要借助于Ar+ 的辅助轰击来消除边墙堆积 ,典型的HfO2 /光刻胶的刻蚀选择比在 0 2～ 0 .5之间。在射频源功率 4 0 0W、气压 0 5Pa、射频偏压 - 4 0 0V、流量比为Ar∶CHF3 ∶H2 =4 0sccm∶18sccm∶2sccm的优化条件下 ,利用感应耦合等离子体刻蚀特性 ,对光刻胶作为掩膜的HfO2 /BK7玻璃进行刻蚀 ,扫描电镜的测试结果表明 ,光栅的图形转移效果较好。红外激光波长为 10 6 4nm时 ,所测得的光栅二级衍射效率在 71%以上。

新型制冷剂HFO-1234ze

1,1,1,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)作为1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)的较为理想的替代品而被关注。介绍了新型制冷剂HFO-1234ze的各种性能、用途以及合成研究进展。展望了HFO-1234ze的开发应用前景。

第四代制冷剂HFO-1234yf

介绍了2,3,3,3-四氟丙烯（HFO-1234yf）的各种性能、用途以及合成研究进展,HFO-1234yf作为1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）的替代品而被应用于移动空调系统,已成为第四代制冷剂。

薄膜厚度对HfO_2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的,利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化,计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试,讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力,应力值随薄膜厚度的增加而减小,当薄膜厚度达到一定值后,应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析,发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。

不同氧氩比例对氧化铪(HfO_2)薄膜的结构及性能的影响

在不同氧氩比例气氛下,采用直流磁控反应溅射方法制备了HfO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和紫外可见光谱(UV-Visible spectrum)等研究了氧氩比例的不同,对HfO2薄膜的晶体结构、化学配比、表面形貌和光学性能的影响。结果显示:室温下,不同氧氩比例的HfO2薄膜都为非晶结构;随着氧分量的减少,Hf4f与O1s的XPS峰向小的结合能方向移动;在氧分量较大的气氛下,HfO2薄膜的化学失配度较小,薄膜均匀,致密,在400 nm^1 100 nm有良好的光透过性。

化学法制备的HfO_2薄膜的激光损伤阈值研究

采用化学法制备了HfO2介质膜,研究了热处理、紫外辐照以及Al2O3复合对HfO2介质膜激光损伤阈值的影响。采用红外光谱(FTIR)和X射线衍射仪对薄膜进行了表征,并用输出波长为1.064μm、脉宽为10 ns的电光调Q激光系统测试薄膜的激光损伤阈值。实验结果表明:采用150℃左右的温度对薄膜进行热处理可以提高薄膜的激光损伤阈值,所获得的薄膜的激光损伤阈值高达42.32 J/cm2,比热处理前的激光损伤阈值提高了82%;无机材料Al2O3的适量添加能够提高薄膜的激光损伤阈值,其中HfO2与Al2O3的最佳质量配比约为95∶5;另外,对薄膜进行适当的紫外辐照也可改善HfO2薄膜以及HfO2-Al2O3复合薄膜的抗激光损伤性能。紫外辐照对提高HfO2-Al2O3复合薄膜的激光损伤阈值效果尤为显著,辐照40 min后的激光损伤阈值达到44.33 J/cm2,比紫外辐照前的激光损伤阈值提高了90%。

沉积温度对HfO_2薄膜残余应力的影响

用电子束蒸发方法制备了HfO2薄膜,根据镀膜前后基片曲率半径的变化,用Stoney公式计算了薄膜应力,讨论了沉积温度对薄膜残余应力的影响.结果发现,HfO2薄膜的残余应力均为张应力,应力值随沉积温度的升高先增大后减小,在280℃左右出现极大值.对样品进行了XRD测试,从微观结构上对实验结果进行了分析,发现微结构演变引起的内应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素,HfO2薄膜在所选沉积温度60～350℃内出现了晶态转变,堆积密度随温度升高而增大.

制备工艺对HfO_2薄膜抗激光损伤能力的影响

采用反应蒸镀法镀制了单层ＨｉＯ２薄膜，观察了薄膜表面主要的微结构缺陷， 研究了基片清洗工艺对薄膜损伤阈值的影响。测量了薄膜沉积前后表面粗糙度变化。结果表 明：沉积工艺可以改变粗糙度，并对薄膜抗激光损伤能力有较大的影响。

脱卤化氢合成氢氟烯烃催化剂的研究进展

氢氟烯烃具有较低的温室效应潜值,被认为是氢氟烷烃的理想替代品。卤代含氟烷烃气相催化脱卤化氢是目前合成氢氟烯烃较为理想的方法,相应的催化剂技术已成为其核心。综述了用于脱卤化氢反应的各类催化剂,以及影响催化剂性能的因素,并对催化剂的研究前景进行了展望。