В данной статье использован метод большого канонического Монте-Карло (grand canonical Monte Carlo, GCMC) на основе потенциалов UFF (universal force field) и TraPPE (transferable potentials for phase equilibria) для молекулярного моделирования адсорбции NH3 на ZIF-8(Zn). Совмещая результаты молекулярного моделирования и модель термодинамического цикла адсорбционного охладителя, исследованы адсорбционные свойства и охлаждающая эффективность рабочего вещества ZIF-8(Zn)/NH3. Исследование показало, что при изотермических условиях количество адсорбированного NH3 на ZIF-8(Zn) увеличивается с ростом давления; насыщенные адсорбционные объемы при 298 K и 398 K составляют соответственно 0.305 г/г и 0.231 г/г; при тех же температурах суммарное теплота адсорбции также увеличивается с увеличением давления, что главным образом связано с ростом теплоты адсорбции вследствие взаимодействия между молекулами NH3, в то время как теплота адсорбции между ZIF-8(Zn) и NH3 остается достаточно стабильной; распределение плотности адсорбции NH3 в ZIF-8(Zn) показывает, что NH3 в значительном количестве адсорбируется в металлических центрах, и затруднено прохождение через каналы с малыми диаметрами пор ZIF-8(Zn), успешно прошедший через поры NH3 скапливается внутри клеток SOD структуры ZIF-8(Zn); такой адсорбционный хладагент стабилен по охлаждающим свойствам и хорошо адаптируется к изменению температуры. При температуре охлаждения 283 K (режим вентиляции) коэффициент полезного действия (COP) равен 0.43, при температуре 243 K (режим замораживания) COP достигает 0.38.

адсорбционный холодильный цикл; молекулярное моделирование; металлоорганические каркасы; термодинамика; холодильные характеристики