In diesem Artikel wird die Methode des großen kanonischen Monte Carlo (grand canonical Monte Carlo, GCMC) verwendet, basierend auf den Kraftfeldern UFF (universal force field) und TraPPE (transferable potentials for phase equilibria), um eine molekulare Simulation der NH3-Adsorption auf ZIF-8(Zn) durchzuführen. In Kombination mit den molekularen Simulationsergebnissen und einem thermodynamischen Modell des Adsorptionskältekreislaufs wurden die Adsorptionseigenschaften und die Kühlleistung des Arbeitsmediums ZIF-8(Zn)/NH3 untersucht. Die Studie zeigt, dass unter isothermen Bedingungen die Adsorptionsmenge von NH3 auf ZIF-8(Zn) mit steigendem Druck zunimmt; die gesättigten Adsorptionsmengen betragen bei 298 K und 398 K jeweils 0,305 g/g bzw. 0,231 g/g; bei gleicher Temperatur steigt auch die gesamte Adsorptionswärme mit dem Druck, was hauptsächlich auf die Zunahme der Adsorptionswärme durch Wechselwirkungen zwischen NH3-Molekülen zurückzuführen ist, während die Adsorptionswärme zwischen ZIF-8(Zn) und NH3 relativ stabil bleibt; die Verteilung der Adsorptionsdichte von NH3 in ZIF-8(Zn) zeigt, dass NH3 in den Metallstellen stark adsorbiert wird und es schwierig ist, durch die teilweise kleineren Porendurchmesser der Kanäle von ZIF-8(Zn) zu gelangen. NH3, das erfolgreich die Kanäle passiert, sammelt sich innerhalb der SOD-Käfige von ZIF-8(Zn) an; dieses adsorptive Kältemittel besitzt eine stabile Kühlleistung und eine gute Temperaturanpassungsfähigkeit. Der Kühlwirkungsgrad (COP) bei einer Kühltemperatur von 283 K (Belüftungszustand) beträgt 0,43, bei 243 K (Gefrierzustand) erreicht er noch 0,38.

adsorptiver Kühlkreislauf; molekulare Simulation; metallorganische Gerüste; Thermodynamik; Kühlleistung