基于活性炭的解吸冷卻，每年從全球冰箱中排放30億噸二氧化碳的制冷劑氣體是全球變暖的主要原因。最常用的制冷劑-氫氟碳化合物列在七種最嚴重導致溫室效應的氣體之一，通常被稱為一溫室氣體。氫氟碳化合物和氫氯氟烴的泄漏對氣候變化有不利影響，不僅因為它們是強大的溫室氣體，而且因為泄漏系統(tǒng)的能源效率較低。因此，全球能源消耗已經更多地關注常規(guī)制冷系統(tǒng)替代品。使用活性炭和二氧化碳的解吸降溫已經成為臭氧消耗潛能值為零的可能替代方案之一。吸附技術通常用于氣體分離過程，其中氣體在高壓下被吸附在微孔 - 介孔吸附劑的填充柱上。然后使柱減壓，從而吸附的組分從固體中吸熱解吸，從而提供冷卻效果。

　　吸附劑可以重新使用。基于這種簡單的解吸冷卻過程，設計了一種按需提供冷卻產品的新技術。這種按需冷卻系統(tǒng)避免了對冷藏的任何要求。它利用了先前吸附到自冷產品內腔中所含活性炭床上的二氧化碳的解吸所提供的冷卻效果。這種技術有可能應用于需要在需要快速冷卻的消費或服務點處冷卻的任何類型的產品。本文介紹了一種自冷式單元的設計和評估，以便對這種技術進行一種可能的應用：一種自冷式飲料罐。該系統(tǒng)由容納飲料的外部鋼罐和稱為熱交換單元的內部鋁罐組成，其包含與石墨混合的活性炭以增加導熱性并加載二氧化碳。飲料不與活性炭接觸，位于容器底部的通風口允許二氧化碳釋放到大氣中，釋放換熱機組內部的壓力。從活性炭解吸二氧化碳是吸熱的，因此提供了理想的降低飲料溫度約15K的冷卻效果。這里給出CO的具體考慮因素從椰子殼制成的活性炭解吸。在以前的工作中，與煤基活性炭相比，已經了解了這種活性炭源的潛在環(huán)境效益。

　　CO 2-活性炭組合

　　一些研究已經報道了使用二氧化碳作為制冷劑和活性炭作為吸附劑的固體吸附冷卻。這種溶質-吸附劑組合似乎是最好的。首先，在CO 2既不是有毒的也不易燃，而且很便宜和廣泛可用的。因為它是一些工業(yè)過程的廢物，任何后續(xù)的使用對全球環(huán)境的影響都很小。氣體的熱力學性質也特別好，因為它的解吸熱很高，所需的吸附壓力是可以接受的。

　　活性炭傳熱

　　吸附系統(tǒng)的傳熱和傳質不良是妨礙吸附式制冷系統(tǒng)廣泛應用的因素之一，并且是需求急冷系統(tǒng)的一個潛在負面因素。為了有效地發(fā)揮作用，自冷系統(tǒng)需要快速冷卻飲料并使其保持冷卻，同時不會因過度冷卻換熱機組本身和排出的二氧化碳而損失過多的潛在冷卻。因此，伴隨足量的吸附二氧化碳的解吸充分冷卻以實現(xiàn)所需的冷卻，在換熱機組和飲料之間良好的熱傳遞是重要的。

　　實驗裝置

　　使用設計為模擬自冷卻罐的換熱機組(HEU)為200mL容積的圓柱形容器進行實驗。該設備在圖1中示意性地示出; 參見圖1a中的照片。換熱機組(HEU)的主體由鋁制成，并用黃銅蓋封閉。水浴也是實驗裝置的一部分。

　　圖1、實驗裝置，a.自冷式罐頭模擬器的圖片b.熱電偶在活性炭床內和鉆機外表面上的位置。

　　圖2顯示了水中浸泡實驗中換熱機組各個位置測得的溫度。正如所料，外壁溫度相對于周圍水中的溫度相對較快，而床的中心加熱速度最慢。有效熱導率的最佳估計值為0.50 W m -1 K -1。正如預期的那樣，這似乎高于傳統(tǒng)的活性炭(0.17-0.28 W m -1 K -1)，但低于膨脹天然石墨(1-32 W m -1 K -1)的范圍2。考慮到膨脹天然石墨的典型的導熱系數范圍，該值表明活性炭內的石墨量低，因此增加石墨含量可以進一步改善床的導熱性，因此在解吸期間系統(tǒng)的冷卻效果。

　　圖2、 當設備從環(huán)境條件轉移到40℃的水中時，床中和設備外表面上的溫度分布。

　　已經進行了實驗工作來研究自冷飲料罐的熱性能。表明活性炭顆粒的生產是對冷熱需求系統(tǒng)的整體環(huán)境影響的主要原因，因此環(huán)境因素使得增加交流電的數量并不理想。據估計，所需的22kJ的冷卻負荷可由熱交換單元(HEU)的當前設計使用約2300kpa的操作壓力提供，該操作壓力僅略高于最初建議的1500-2000kpa的范圍罐頭。已經進行了實驗來探索什么限制了冷卻的有效性。首先確定換熱機組中材料的有效熱導率。揭示的主要方面是在床和外表面之間的不同徑向位置之間的顯著溫差，特別是在解吸冷卻過程中。可能的原因可能是活性炭的低導熱系數：0.5 W m-1 K -1的測定值高于傳統(tǒng)活性炭(0.17-0.28 W m -1 K -1)，但仍低于其他研究報道的活性炭和石墨混合物(CENG - 1 - 32 W m -1 K -1)。

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