亜鉛系MOFによるアンモニア吸着冷却性能の分子シミュレーション研究

Su Tingyu ,  

Wang Liwei ,  

Wu Shaofei ,  

Zhang Chen ,  

Liu Zhilu ,  

摘要

本論文では、グランドカノニカルモンテカルロ(grand canonical Monte Carlo、GCMC)法を用い、UFF(universal force field)およびTraPPE(transferable potentials for phase equilibria)力場に基づいて、ZIF-8(Zn)によるNH3の吸着を分子シミュレーションで研究し、分子シミュレーション結果と吸着式冷熱力学サイクルモデルを組み合わせて、ZIF-8(Zn)/NH3作動流体ペアの吸着性能および冷却性能を検討した。研究の結果、等温条件下でZIF-8(Zn)のNH3吸着量は圧力の増加に伴い増加し、298 Kおよび398 Kでの飽和吸着量はそれぞれ0.305 g/gおよび0.231 g/gに達した。同一温度下での総吸着熱も圧力の増加とともに上昇し、これは主にNH3分子間相互作用による吸着熱の増加によるものであり、ZIF-8(Zn)とNH3間の吸着熱は比較的安定した状態を維持した。ZIF-8(Zn)内のNH3吸着密度分布結果は、NH3が金属部位に多く吸着され、小径の一部の孔径を持つZIF-8(Zn)のチャネルを通過しにくく、チャネルを通過したNH3はZIF-8(Zn)のSODケージ内部に集積することを示した。この吸着式冷媒ペアは冷却性能が安定しており、温度への適応性も良好である。冷却温度283 K(換気条件)における冷凍係数は0.43、243 K(冷凍条件)でも冷凍係数は0.38に達する。

关键词

吸着式冷却サイクル; 分子シミュレーション; 金属有機骨格; 熱力学; 冷却性能

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