Réfrigérant au carbonate d'ammonium : un nouveau choix pour la protection de l'environnement et l'efficacité

Caractéristiques du réfrigérant à base de carbonate d'ammonium

Le carbonate d'ammonium se présente sous forme de blocs ou de poudre cristalline dure, incolore et translucide, à forte odeur d'ammoniaque et au goût épicé. Sa formule moléculaire est 96,086, sa densité est de 2,7 (par rapport à l'air), son point de fusion est de 58 °C et son point d'ébullition est de 333,6 °C à 760 mmHg. Le carbonate d'ammonium est instable à l'air et se transforme progressivement en ammonium. Bicarbonate etcarbomate d'ammoniumLa matière sèche se décompose facilement à 58 °C, libérant de l'ammoniac et du dioxyde de carbone. À 70 °C, la solution aqueuse commence à se décomposer. Instable à la lumière et à la chaleur, elle est légèrement hygroscopique. Au contact de l'air, l'ammoniac se transforme en bicarbonate d'ammonium.

Avantages des fluides frigorigènes à base de carbonate d'ammonium

Le carbonate d'ammonium présente de nombreux avantages en tant que fluide frigorigène. Premièrement, il est facile à obtenir et relativement courant sur le marché. Deuxièmement, son prix est bas, ce qui permet de réduire les coûts de réfrigération. De plus, sa capacité de refroidissement par unité de volume est élevée. À volume égal, il offre un meilleur refroidissement que d'autres fluides frigorigènes courants. Par exemple, contrairement aux fluides frigorigènes traditionnels à base de fréon, qui ont été largement utilisés par le passé, leur usage est progressivement restreint en raison de leur impact sur la couche d'ozone et de leur coût élevé. carbonate d'ammonium Le carbonate d'ammonium ne détruit pas la couche d'ozone et contribue à la protection de l'environnement. De plus, il présente une bonne solubilité : soluble dans l'eau, il est insoluble dans l'éthanol, le sulfure de carbone et l'ammoniaque concentrée. Cette propriété rend son utilisation dans les systèmes de réfrigération plus flexible et permet de l'associer à d'autres substances, comme l'eau, pour améliorer l'efficacité de la réfrigération. En résumé, grâce à ses caractéristiques et à ses avantages, le carbonate d'ammonium offre de larges perspectives d'application dans le domaine de la réfrigération.

Maxsorb III en association avec carbonate d'ammonium

En Europe, une étude expérimentale sur la pyrolyse du charbon actif Maxsorb III avec une solution de carbonate d'ammonium, combinée à l'utilisation du HFC404A comme fluide frigorigène, a suscité un vif intérêt. Il a été constaté que les propriétés d'adsorption du Maxsorb III étaient significativement améliorées après pyrolyse avec une solution de carbonate d'ammonium à 500 °C. La capacité d'adsorption maximale du Maxsorb III/HFC404A ainsi amélioré est supérieure d'environ 20,50 % à celle du charbon actif initial (2,65 kg/kg contre 2,22 kg/kg). Cette capacité d'adsorption relativement élevée est la plus importante jamais observée pour un charbon actif.

Grâce à l'adsorbant Maxsorb III/HFC404A amélioré, le cycle de climatisation peut fonctionner à de basses températures de génération. Les résultats numériques montrent que ce cycle présente des performances nettement supérieures au cycle traditionnel en termes de puissance frigorifique unitaire (SCP) et de coefficient de performance (COP). Le couple Maxsorb III/HFC404A amélioré affiche un COP de 0,4 et une puissance frigorifique unitaire (SCP) de 747 W/kg à une température d'entrée d'eau chaude de 95 °C. Cette valeur de SCP est la plus élevée jamais obtenue pour un adsorbant à base de carbone.

Comparée aux différentes versions de Maxsorb III disponibles dans la littérature, la version modifiée présentée dans cette étude offre une capacité frigorifique (SCP) par unité 2,2 fois supérieure (et la valeur de référence actuelle) dans les mêmes conditions de fonctionnement. L'adsorption à l'équilibre du HFC404A sur Maxsorb III étant plus élevée et la température de fonctionnement basse (inférieure à 100 °C), ce couple de milieux d'adsorption est utilisé par les systèmes de plus faible puissance.

Impact sur l'environnement

Le carbonate d'ammonium, utilisé comme réfrigérant, a de nombreux impacts sur l'environnement. D'une part, comme indiqué dans les données, il présente certains dangers classés selon le SGH, notamment le H402, qui signale sa nocivité pour les organismes aquatiques et ses effets à long terme. D'autre part, ce réfrigérant joue également un rôle positif dans la protection de l'environnement. En effet, il peut être alimenté par des sources de chaleur à basse température ou par l'énergie solaire, ce qui permet de réduire la dépendance aux énergies fossiles traditionnelles, de diminuer les émissions de carbone et de contribuer à la lutte contre le changement climatique.

Lors du développement des fluides frigorigènes, les fluides traditionnels tels que les CFC, les HCFC et les HFC ont un impact négatif sur la couche d'ozone et contribuent à l'effet de serre, compromettant gravement le développement durable. Le carbonate d'ammonium, quant à lui, ne détruit pas la couche d'ozone, ce qui constitue un atout majeur pour la protection de l'environnement. Comparé aux fluides frigorigènes traditionnels comme le fréon, son utilisation permet de limiter l'augmentation des rayonnements ultraviolets nocifs et de réduire les risques pour la santé humaine, les écosystèmes et l'agriculture.

De plus, les produits de décomposition de carbonate d'ammonium Le fluide frigorigène utilisé est principalement composé d'ammoniac, de dioxyde de carbone et d'eau. Bien que l'ammoniac puisse légèrement irriter les voies respiratoires, son impact peut être minimisé par une utilisation et un contrôle appropriés. Par ailleurs, le dioxyde de carbone et l'eau sont des substances naturelles courantes et ont un impact environnemental relativement faible.

Bien que le carbonate d'ammonium, utilisé comme réfrigérant, présente des risques potentiels, notamment pour les organismes aquatiques, il offre des avantages environnementaux considérables : il peut être alimenté par des sources de chaleur à basse température ou par l'énergie solaire et ne contribue pas à la destruction de la couche d'ozone. Dans le domaine du froid de demain, grâce à des améliorations techniques et à une utilisation rationnelle, le potentiel environnemental du carbonate d'ammonium pourra être pleinement exploité, contribuant ainsi à la réalisation des objectifs de développement durable.

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