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俄罗斯科学院催化所研发低温制热技术设备

【所属类目】:科技时讯      【添加时间】:2017-12-8 9:57:15      【关键字】:俄罗斯 催化所 制热      【点击】:778      【转载地址】;中国驻俄大使馆

据俄罗斯科学院10月12日消息,在俄罗斯科学基金会(RNF)资助下,俄科院西伯利亚分院催化研究所的科学家发明了一种用多孔材料吸收在低温环境下的甲醇蒸汽,从而实现“由冷制热”的方法,用以解决严寒气候条件下的取暖问题。第一批研究成果发表于《Applied Thermal Engineering》。

俄化学家提出的所谓“冷中取热”的循环概念(俄文音译为“Tep Hol”)是指:在通过多孔材料吸附甲醇的过程中会转化出热量。吸附作用指用一种物质(吸附剂)从溶液或气体混合物中吸收另一种物质(吸附质)的过程,可用于物质的分离和提纯。

据参与该项研究的化学博士尤里·阿里斯托夫介绍,上述想法最初纯粹是为了从理论上预测什么物质才是最佳吸附剂,进而能够合成接近理想性能的实际材料。常规方法是用活性炭吸附作为工作物质的甲醇蒸气。开始研究人员也使用了商用活性炭来吸附甲醇蒸汽。但事实证明,大多数商用活性炭的吸附效果不佳。于是研究人员决定自己动手合成专门用于“TepHol”循环的新型甲醇吸附剂——由相对惰性的多孔基质和能很好吸收甲醇的活性盐共同构成的双组分材料。

对“TepHol”循环的进一步热力学分析表明,物质转换过程给出了明确的气流吸出指向,科学家由此确定了实现吸附过程的最佳条件。为使新的热力循环系统能够提供足够的热效率和功率,俄科学家设计出一种“TepHol”装置的实验室原型,装置本身由一个吸附器、一个蒸发器和多个能模拟冷空气和非冷冻水的低温恒温器构成,吸附剂则置于一个特殊的大表面积铝制热交换器内。该装置以间歇模式产生热量:即当甲醇被吸附剂吸收时释放热量,然后要过一段时间才能再次产生热量。为此,科学家通过降低环境空气的温度,促使甲醇对吸附剂的压力减少。科学家在实验室模拟西伯利亚冬天的温度条件,对“TepHol”原型装置成功进行了测试。同时,科学家也对已合成的四种新型吸附剂进行了测试。据悉,初始测试结果非常令人鼓舞。

阿里斯托夫宣称,在冬季使用两个天然恒温器或叫储热器,比如温度为-20~-40℃的环境空气,以及温度为0~20℃的取自江河湖海的非冻结水或地下水,当温差保持在30~60℃范围时,产生的热量即可满足房屋供暖需求,而且室外越冷,就越容易获取有效热能。

他指出,该项在冬季严寒地区(如俄罗斯东北部、欧洲和美国北部、加拿大以及北极地区)就地直接制暖的发明,可显著加速当地的经济社会发展。即使只有少量低温环境中产生的热能得到利用,也可导致当代能源结构的改变,减少社会对化石燃料的依赖并改善地球的生态环境。未来,俄罗斯科学家的研究成果不但将在某些工业低温热废物(如热电站排出的冷却水,化工厂和炼油厂产生的气体副产品)的合理利用方面发挥作用,而且可用于交通运输业、住房和公共事业,以及可再生热源领域,对恶劣气候地区则更加有益。



责任编辑:吴庆峰
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