TW201204822A - Absorption heat pump with sorption medium comprising a lithium salt and an organic salt having the same anion - Google Patents

Description

201204822 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係針對一種具有操作介質經改進之脫氣範圍的 吸收熱泵。 【先前技術】 傳統的熱泵係以冷凍劑經由蒸發器及冷凝器循環爲基 準。在蒸發器中，由於冷凍劑吸納蒸發熱而使冷凍劑蒸發 及從第一介質抽出熱。接著將蒸發之冷凍劑以壓縮機帶到 較高的壓力及在冷凝器中比蒸發時更高的溫度下冷凝，導 致蒸發的熱再釋出且使熱通向較高的溫度水平的第二介質 。接著將液化之冷凍劑減壓至蒸發器壓力。 傳統的熱泵具有消耗大量的機械能來壓縮氣體冷凍劑 的缺點。另一方面，吸收熱泵具有減低的機械能需求。除 了冷凍劑以外，吸收熱栗具有傳統熱泵的蒸發器與冷凝器 、吸著介質、吸收器及解吸器。在吸收器中，將蒸發之冷 凍劑在蒸氣壓下吸收在吸著介質中，且接著藉由在較高的 冷凝壓下引入熱而在解吸器中再從吸著介質解吸冷凍劑。 壓縮由冷凍劑及吸著介質所組成之液體操作介質需要比壓 縮在傳統熱泵中的冷凍劑蒸氣更少的機械能；以解吸冷凍 劑所使用的熱能代替消耗的機械能。 操作吸收熱泵所需要之經由吸收器及解吸器的吸著介 質之環路尺寸基本上由吸收熱泵的操作介質之脫氣範圍來 決定；就本發明的目的而言，操作介質爲經由吸收熱泵的 201204822 吸收器及解吸器之環路中的吸著介質與冷凍劑之混合物， 且「脫氣範圍」一詞係指在耗盡冷凍劑之操作介質與富含 冷凍劑之操作介質之間的冷凍劑含量之差異。爲了能夠建 造密實且不貴的吸收熱泵，因此對具有大的脫氣範圍之吸 收熱泵有要求。 在工業中所使用的大部分吸收熱泵係使用含有水作爲 冷凍劑及溴化鋰作爲吸著介質的操作介質。然而，此操作 介質在許多應用中具有不滿意的脫氣範圍，因爲在由水及 溴化鋰所組成之操作介質的例子中，在操作介質中的水濃 度必須不低於從3 5至40重量％，否則將發生溴化鋰結晶及 因此使操作介質固化。 WO 2005/ 1 1 3 702說明使用具有離子液體作爲吸著介質 的操作介質之吸收熱泵，該離子液體較佳地與冷凍劑具有 不受限的互溶性。雖然在使用離子液體作爲吸著介質時可 避免吸著介質結晶的問題，但是所達成之脫氣範圍通常不 比由水及溴化鋰所組成之操作介質的例子中更好，尤其不 比含有水作爲冷凍劑的操作介質更好。 WO 200 6/134015在實例VII a)中說明離子液體：甲 基磺酸1-乙基-3-甲基咪唑 '乙酸1-乙基-3-甲基咪唑及氫 氧化1 -乙基-3 -甲基咪唑用作爲由溴化鋰及水所組成之操作 介質的添加劑，俾以降低吸著介質的結晶溫度。然而，未 揭示應該存在於操作介質中的水、溴化鋰及離子液體的比 例且未揭示任何關於添加劑對操作介質之脫氣範圍的影響 -6- 201204822 在 Korean J. Chem. Eng.，23 ( 2006 ) 1 1 3 - 1 1 6 中，Κ· S. Kim等人提出由水、溴化鋰及離子液體（溴化丨-丁基-3_ 甲基咪唑）所組成之操作介質，該操作介質含有4:丨及7 :1之重量比的溴化鋰與離子液體。在該等操作介質中， 離子液體充當抗結晶添加劑，其增加溴化鋰的溶解度及降 低結晶溫度。然而，沒有任何關於所揭示的操作介質之脫 氣範圍可從所揭示的溶解度、黏度及表面張力推論出來。 US 6，1 5 5,05 7說明含有烷基銨離子或雜環陽離子之有 機鹽添加至含有鹵化鋰作爲吸著介質的操作介質中，俾以 防止吸著介質的結晶作用。 現驚訝地發現使用包含鋰鹽與具有機陽離子Q +之至少 一種有機鹽作爲吸著介質的操作介質有可能達成比單獨使 用鋰鹽或有機鹽時更高的操作介質脫氣範圍，該有機陽離 子Q +具有不超過200公克/莫耳之莫耳質量，其中鋰鹽與有 機鹽具有相同的陰離子，該陰離子具有不超過200公克/莫 耳之莫耳質量。 【發明內容】 本發明據此提供一種包含吸收器、解吸器、冷凝器、 蒸發器、揮發性冷凍劑及吸著介質之吸收熱泵，該吸著介 質包含鋰鹽與具有機陽離子Q +之至少一種有機鹽’其中鋰 鹽與有機鹽具有相同的陰離子，該陰離子具有不超過200 公克/莫耳之莫耳質量且不是鹵化物，而有機陽離子Q +具 有不超過200公克/莫耳之莫耳質量。 201204822 本發明的吸收熱泵包含吸收器、解吸器、冷凝器、蒸 發器、揮發性冷凍劑及吸著介質。吸收熱泵的操作介質爲 吸著介質與冷凍劑之混合物。在本發明的吸收熱泵之操作 期間，在吸收器中令氣體冷凍劑吸收在耗盡冷凍劑之操作 介質中，隨著吸收熱的釋出而得到富含冷凍劑之操作介質 。在解吸器中，氣體冷凍劑係藉由供給熱而從所獲得的富 含冷凍劑之操作介質解吸，得到耗盡冷凍劑之操作介質， 將其再循環至吸收器中。將解吸器中所獲得的氣體冷凍劑 在冷凝器中冷凝，以釋出冷凝熱，將所獲得的液體冷凍劑 在蒸發器中蒸發而吸納蒸發熱，且將過程中所獲得的氣體 冷凍劑再循環至吸收器中。 如本發明所使用之「吸收熱泵」一詞，包含利用在低 溫水平下吸納熱及在較高溫水平下再散發熱且藉由供給熱 至解吸器而驅動的所有裝置。本發明的吸收熱泵因此包含 吸收冷凍機與較狹義的吸收熱泵二者，其中吸收器及蒸發 器係在比解吸器及冷凝器更低的操作壓力下操作，及吸收 熱變換器，其中吸收器及蒸發器係在比解吸器及冷凝器更 高的操作壓力下操作。在吸收冷凍機中，利用在蒸發器中 吸納蒸發熱來冷卻介質。在較狹義的吸收熱泵中，利用在 冷凝器及/或吸收器中釋出的熱來加熱介質。在吸收熱變 換器中，利用在吸收器中釋出的吸收熱來加熱介質，吸收 熱係在比供給解吸器的熱更高的溫度水平下獲得。在較佳 的具體例中，吸收熱泵係作爲吸收冷凍機操作及在蒸發器 中吸納待冷卻之介質的熱。 -8- 201204822 本發明的吸收熱泵包含吸著介質，其包含鋰鹽與具有· 機陽離子Q +之至少一種有機鹽。鋰鹽與有機鹽具有相同的 陰離子。鋰鹽與有機鹽在吸著介質中的比例較佳爲超過50 重量％，而特別佳爲超過80重量％。除了該鋰鹽以外，吸 著介質可含有具有與有機鹽不同的陰離子之其他鋰鹽。具 有不同的陰離子之鋰鹽在鋰鹽總量中的比例較佳爲少於2 0 重量％，特別佳爲少於1 〇重量％。 吸著介質較佳地含有鋰鹽與有機鹽，二者的莫耳比使 鋰鹽與有機鹽之混合物的熔點比鋰鹽及有機鹽的熔點更低 。吸著介質特別佳地含有鋰鹽與有機鹽，二者的莫耳比與 鋰鹽與有機鹽之共熔混合物的莫耳比之偏差不超過25%。 在鋰鹽與有機鹽之較佳的莫耳比下，達成特別寬的操作介 質脫氣範圍’且可將操作介質使用在特別寬的溫度範圍之 吸收熱泵中。 在有機鹽中’有機陽離子Q +具有不超過200公克/莫耳 之莫耳質量，而較佳爲不超過165公克/莫耳。使用—或多 種其有機陽離子Q +具有根據本發明的低莫耳質量之有機鹽 爲達成寬的操作介質脫氣範圍所需。 適合的有機陽離子特別爲通式（I)至（v)之陽離子 rWrW (I)

(ID rVr3!^ 201204822 (III) RxR2N+=C(NR3R4) (NR5Rs) (IV) R^N+ANR3!^) (XR5) (V) 其中

Rl、R2、R3、R4、r5、r6爲相同或不同且各自爲氫、 直鏈或支鏈脂族或烯族烴基、環脂族或環嫌族烴基、芳方笑 烴基、烷基芳基、經OH、OR’、NH2、N(H) R’或N(R， )2末端官能化之直鏈或支鏈脂族或烯族烴基、或式-(R7-〇 ) n-R8之聚醚基，其中在式（V)之陽離子的例子中，r5 不是氫， R ’爲脂族或烯族烴基， R7爲含有2或3個碳原子之直鏈或支鏈伸烷基， η爲從1至3， R8爲氫或直鏈或支鏈脂族或烯族烴基， X爲氧原子或硫原子，及 其中R1、R2、R3、R4、R5、R6中之至少一者及較佳爲 每一者不爲氫。 其中R1基與R3基一起形成4·至10-員環，較佳爲5-至6-員環的式（I)至（V)之陽離子爲同樣適合。 更多適合的陽離子爲具有至少一個四級氮原子於環中 的雜芳族陽離子，該原子攜帶如上述定義之R1基，較佳爲 在氮原子上經取代之吡咯、吡唑、咪唑、噁唑、異噁唑、 噻唑、異噻唑、吡啶、嘧啶、吡哄、吲哚、唾啉、異喹啉 -10- 201204822 、噌啉、喹噁啉或酞哄的衍生物。 有機陽離子Q +較佳地含有四級氮原子。有機陽離子Q + 較佳爲1，3-二烷基咪唑鑰離子、1，3-二烷基咪唑啉鑰離子 、N-烷基吡啶鑰離子、N，N-二烷基吡咯啶鑰離子或具有結 構WWW之銨離子，其中R1、R2及R3彼此各自獨立爲 氫、烷基或羥乙基，而R4爲烷基。 有機陽離子Q +特別佳爲1，3 -二烷基咪唑鑰離子，其中 烷基係獨立選自甲基、乙基、正丙基及正丁基之中。有機 陽離子Q +特別佳爲1，3-二甲基咪唑鎗離子、1 -乙基-3-甲基 咪唑鑰離子、1-(正丁基）-3 -甲基咪唑鏺離子或1-(正丁 基）-3 -乙基咪唑鎗離子。 在進一步特別佳的具體例中，有機鹽爲膽鹼鹽。 有機鹽較佳地在高至1 5 0 t之溫度下具有熱穩定性。 優先選擇使用與水具有無限互溶性且具有水解穩定性之有 機鹽。水解穩定性有機鹽與5〇重量％之水的混合物在8〇 下貯存8 0 0 〇小時時，顯現少於5 %之水解分解。 鋰鹽與有機鹽含有相同的陰離子，其具有不超過2〇〇 公克/莫耳之莫耳質量且不是鹵化物。陰離子可帶單一、 兩個或多個負電荷’而較佳地帶單一負電荷，特別優先選 擇爲單價酸之陰離子。少於2〇〇公克/莫耳之陰離子莫耳質 量的限制規定改進操作介質之脫氣範圍。 以單價無機酸之陰離子（較佳爲硝酸根 '亞硝酸根和 氯酸根）及亦以單價有機酸之陰離子（較佳爲羧酸，諸如 甲酸根 '乙酸根、丙酸根和苯甲酸根）適合作爲鋰鹽與有 -11 - 201204822 機鹽的共享陰離子。以二價無機酸之單陰離子與 (較佳爲硫酸根、硫酸氫根、碳酸根和碳酸氫根 二價有機酸之單陰離子與二陰離子（較佳爲草酸 酸根和丙二酸根）同樣適合。更多適合的陰離子 機酸之單陰離子、二陰離子與三陰離子，較佳爲 磷酸氫根和磷酸二氫根。另外，二價及三價無機 酯亦適合，較佳爲甲基硫酸根、甲基磷酸根和二 根》尤其較佳的是硝酸根、甲酸根、乙酸根、氰 酸根、甲基硫酸根、碳酸根、草酸根、琥珀酸根 酸根、二甲基磷酸根、磷酸氫根及磷酸二氫根， 酸根。 在較佳的具體例中，鋰鹽與有機鹽的共享陰 超過5之pKb，而較佳爲超過7。具有此一？1之陰 類之選擇允許改進有機鹽在吸收操作期間對抗分 性。 本發明的吸收熱泵較佳地含有水、甲醇、乙 醇、三氟乙醇、二氧化硫、二氧化碳或氨作爲冷 別佳爲水、乙醇、2-丙醇或三氟乙醇，而最佳爲 在較佳的具體例中，有機鹽與冷凍劑係經選 3 5 °C飽和之冷凍劑中的鋰鹽溶液具有比相同的冷 比例之有機鹽與冷凍劑之混合物更高的蒸氣壓。 使用水、甲醇、乙醇、2-丙醇或三氟乙醇作爲冷 特別佳爲水。此一具體例的實例爲硝酸1 _乙基-3 -作爲有機鹽，硝酸鋰作爲鋰鹽及水作爲冷凍劑， 二陰離子 )及亦以 根、琥珀 爲三價無 磷酸根、 酸之部分 甲基磷酸 酸根、硫 、甲基磷 特別爲乙 離子具有 離子的鹽 解的穩定 醇、2-丙 凍劑，特 k ° 擇使得在 凍劑重量 優先選擇 凍劑，而 甲基咪唑 及乙酸1 - -12- 201204822 (正丁基）-3 -甲基咪唑作爲有機鹽，乙酸鋰作爲鋰鹽及水 作爲冷凍劑。進一步改進之操作介質脫氣範圍可藉由對應 選擇之鹽Q + C1_及冷凍劑而達成。 除了吸著介質及冷凍劑以外，本發明的吸收熱泵可於 操作介質中含有更多添加劑，較佳爲腐蝕抑制劑及/或促 進潤濕之添加劑。腐蝕抑制劑的比例係以吸著介質的質量 爲基準計較佳從10至50000 ppm，特別佳從100至1 0000 ppm。促進潤濕之添加劑的比例係以吸著介質的質量爲基 準計較佳從10至50000 ppm，特別佳從100至10000 ppm。 可將從先前技藝已知適合於吸收熱泵中所使用之材料 的所有非揮發性腐蝕抑制劑用作爲腐蝕抑制劑。 較佳地將非離子界面活性劑、兩性離子界面活性劑及 陽離子界面活性劑所組成的一或多種界面活性劑用作爲促 進潤濕之添加劑。 適合的非離子界面活性劑爲烷基胺烷氧化物、醯胺基 胺、烷醇醯胺、烷基氧化膦、烷基-N-還原葡糖醯胺、烷 基葡糖苷、膽汁酸、烷基烷氧化物、山梨糖醇酯、山梨糖 醇酯乙氧化物、脂肪醇、脂肪酸乙氧化物、酯乙氧化物及 聚醚矽氧烷。 適合的兩性離子界面活性劑爲甜菜鹼、烷基甘胺酸、 烷磺基甜菜鹼（sultain)、兩性丙酸酯、兩性乙酸酯、三 級胺氧化物及矽甜菜鹼。 適合的陽離子界面活性劑爲具有一或兩個具從8至20 個碳原子之取代基的四級銨鹽，特別爲對應之四烷基銨鹽 -13- 201204822 、烷基吡啶鹽、酯四級銨鹽（quat )、二醯胺基胺四級銨 鹽、咪唑四級銨鹽、烷氧基烷基四級銨鹽、苯甲基四級銨 鹽及聚矽氧四級銨鹽。 在較佳的具體例中，促進潤濕之添加劑包含一或多種 通式R ( OCH2CHR’）mOH之非離子界面活性劑，其中m爲 從4至40，而R爲具有從8至20個碳原子之烷基、具有從8至 20個碳原子之烷基芳基或具有從3至40個環氧丙烷單元之 聚環氧丙烷，而R’爲甲基或較佳爲氫。 在進一步較佳的具體例中，促進潤濕之添加劑包含聚 醚-聚矽氧烷共聚物，其含有超過10重量％之[Si (CH3) 2〇]單元及超過10重量％2[ch2chr-o]單元，其中R爲氫 或甲基。特別優先選擇爲通式（VI)至（VIII)之聚醚-聚 矽氧烷共聚物： (CH3) 3Si-0- [SiR1 (CH3) -〇]n-Si (CH3) 3 (VI) R20-Ap- [B-A]m-Aq-R2 (VII ) R20- [A-Z] p- [B-Si (CH3) 2-Z-0-A-Z]m-B-Si (CH3) 2 [Z-O-A] q〇iiqR2 (VIII) 其中 A 爲式-[CH2CHR3-0]r-之二價基， B爲式-[Si ( CH3 ) 2-0]s-之二價基， Z爲具有從2至20個碳原子之二價直鏈或支鏈伸烷基， 較佳爲-(CH2 ) 3-， η爲從1至30， -14- 201204822 m爲從2至1 〇〇， P、q各自爲0或1， r爲從2至1 00， s爲從2至1 00， 基團R1中的1至5個爲通式-Z-〇_A_r2之基，而其餘的 R1基各自爲甲基， R2爲氫或具有從1至20個碳原子之脂族或烯族烷基或 醯基，及 R3爲氫或甲基。 促進潤濕之添加劑爲那些熟諳本技藝者從先前技藝已 知作爲用於水溶液之添加劑且可藉由先前技藝已知的方法 製備。 在本發明的吸收熱泵之較佳的具體例中，含有冷凍劑 之蒸氣相及含有吸著介質之液相係藉由半透膜而在吸收器 及/或解吸器中彼此分離，冷凍劑透過該半透膜而吸著介 質則不可透過該半透膜。 半透膜較佳爲溶液擴散膜。溶液擴散膜實際上沒有孔 。就溶液擴散膜而言，膜對冷凍劑的選擇滲透性係由於冷 凍劑溶解在膜材料中及經過膜擴散’但是吸著介質不可溶 於膜材料中。溶液擴散膜對本發明的吸收熱泵之適用性因 此可由熟諳本技藝者藉由冷凍劑及吸著介質在膜材料中之 溶解度的簡單試驗來決定。 就使用水作爲冷凍劑的具體例而言’有可能使用那些 熟諸本技藝者從透析、逆滲透及透蒸發之技術領域已知適 -15- 201204822 合於從鹽水溶液移出鹽的任何無孔膜作爲溶液擴散膜。 用於溶液擴散膜的材料較佳爲含有聚乙烯醇、聚醯亞 胺、聚苯並咪唑、聚苯并咪唑酮、聚醯胺醯肼、纖維素酯 、纖維素乙酸酯、纖維素二乙酸酯、纖維素三乙酸酯、纖 維素丁酸醋、纖維素硝酸酯、聚尿素、聚咲喃、聚乙二醇 、聚（辛甲基矽氧烷）、聚矽氧烷、聚烷基矽氧烷、聚二 烷基矽氧烷、聚酯-聚醚嵌段共聚物、聚颯、磺酸化聚颯 、聚醯胺（特別爲芳族聚醯胺）、聚醚、聚醚醚酮、聚酯 、聚醚-尿素複合物、聚醯胺-尿素複合物、聚醚颯、聚碳 酸酯'聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸或聚丙烯腈之親水性 聚合物或經親水性官能化之聚合物。同樣有可能使用該等 聚合物中之二或多者之混合物或共聚物。特別優先選擇由 纖維素乙酸酯、交聯之聚乙二醇、交聯之聚二烷基矽氧烷 或聚酯-聚醚嵌段共聚物所組成之溶液擴散膜。 在進一步較佳的具體例中，半透膜爲微孔膜。就本發 明的目的而言，微孔膜爲具有延伸經過膜之孔的膜，孔具 有從0.3奈米至100微米之範圍內的最小直徑。膜較佳地具 有在從0.3奈米至0.1微米之範圍內的孔。 優先選擇使用未以吸著介質及冷凍劑所組成之操作介 質潤濕之微孔膜。在此「潤濕」一詞係指在操作介質與微 孔膜之間的接觸角小於90度，其造成操作介質由於毛細管 力而滲進膜的孔中。在操作介質與微孔膜之間的接觸角較 佳爲大於120度，特別佳爲大於140度。在液體操作介質端 之壓力比在蒸氣端之壓力更高的例子中，使用未潤濕之微 -16- 201204822 孔膜亦可防止液體操作介質流經過膜的孔至膜的蒸氣端。 微孔膜對本發明的吸收熱泵之適用性因此可由熟諳本技藝 者藉由測定操作介質與膜之間的接觸角來決定。 就使用水怍爲冷凍劑的具體例而言，優先選擇使用疏 水性微孔膜作爲半透膜。適合的疏水性微孔膜爲熟諳功能 性服裝技術領域者已知作爲防水且可透水蒸氣之膜。 優先選擇使用由聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏 二氟乙烯或經氟烷基改質之聚合物所組成之疏水性微孔膜 。同樣有可能使用該等聚合物中之二或多者之混合物或共 聚物。更適合的膜爲包含無機疏水性微孔材料的無機疏水 性微孔膜或複合膜，例如其孔係由矽質岩（silicalite )或 疏水化矽石所形成之膜。 半透膜較佳地配置在多孔載體層上。配置在多孔載體 層上使其有可能達成機械穩定性膜單元，甚至在使用薄的 半透膜時。此允許更快速經過膜的質量轉移及因此允許更 小且更密實的吸收器構造。載體層較佳地配置在與蒸氣相 毗連的半透膜端。此一載體層配置造成比載體層配置在面 向液體操作介質的膜端更低的質量轉移抗. 多孔載體層可包含無機或有機材料。膜較佳地配置在 由疏水性聚合物（特別爲聚烯烴、聚酯或聚偏二氣乙稀） 所組成之多孔載體層上。載體層可另外含有強化物，例如 布層的方式。 ’ ' 在較佳的具體例中’半透膜係呈中空纖維形式配置。 呈中空纖維形式之膜的具體例使得吸收器及/或解析器成 -17- 201204822 爲特別密實的構造，且使得蒸氣相與液相之間以更大的壓 力差操作》 本發明的吸收熱泵較佳地具有兩階段或多階段（特別 佳爲兩階段）構造，如例如在？.2丨6841*，11.^1111，卩·

Summerer，G. AlefeId之 “Multi-Effect absorption chillers”, Rev. Int. Froid 1 6 ( 1 993 ) 3 0 1 -3 1 1 中以吸收冷凍機所述。 本發明的吸收熱泵較佳地具有額外的熱交換器，利用 該熱交換器交換在從解吸器進料至吸收器的耗盡冷凍劑之 操作介質與從吸收器進料至解吸器的富含冷凍劑之操作介 質之間的熱。就此目的特別佳地使用逆流式熱交換器。 在較佳的具體例中，系統組件：吸收器、解吸器、冷 凝器及蒸發器中之至少一者具有以聚合物材料所製成之壁 表面，使熱經由該表面與環境交換。在此例子中，聚合物 材料較佳爲聚醯胺、聚醯亞胺或聚醚醚酮。優先選擇使$ 聚醯胺12作爲聚醯胺。優先選擇使用二苯基酮四羧酸二酐 之聚醯亞胺及二異氰酸伸甲苯酯與亞甲基二（二異氰酸苯 酯）之混合物（其可以商品名稱P84獲自Evonik Fibres ) 作爲聚醯亞胺。熱交換表面的腐蝕可藉由使用聚合物材半斗 而避免。同時，高的熱轉移係數可藉由使用聚醯胺、聚_ 亞胺及聚醚醚酮而達成，允許密實的吸收熱泵構造。 下列的實例例證本發明而非限制本發明的主題。 【實施方式】 實例 -18- 201204822 實例1至8 使用水作爲冷凍劑之脫氣範圍 最大可達成之脫氣範圍係經測定用於在10毫巴之蒸發 器及吸收器中的壓力下，在3 51之吸收器中的溫度下，在 70毫巴之解吸器及冷凝器中的壓力下及在80 °C之解吸器中 的最大溫度下操作吸收冷凍機。就此目的而言，將吸著介 質與不同的水量混合，測量在各情況中的蒸氣壓，且以此 方式測定與吸著介質之混合物分別在3 5 °C具有1 〇毫巴之蒸 氣壓或在80 °C具有70毫巴之蒸氣壓的水含量。在35 °C具有 1 〇毫巴之蒸氣壓的混合物對應於最富含冷凍劑之操作介質 ，其可用於吸收冷凍機之操作中。可用於吸收冷凍機之操 作中的最耗盡冷凍劑之操作介質爲在85 °C具有50毫巴之蒸 氣壓的混合物。脫氣範圍係經計算爲最富含冷凍劑之操作 介質與最耗盡冷凍劑之操作介質之間的冷凍劑（水）質量 分率之差異。將結果顯示於表1中。 表1中的數據顯示根據本發明以具有相同的陰離子之 有機鹽與鋰鹽的吸著介質達成較高的脫氣範圍，其係假設 陰離子不是鹵化物離子。與工業上使用的吸著介質溴化鋰 比較，亦達成改進之脫氣範圍。 -19- 201204822 表1 使用水作爲冷凍劑的吸著介質之脫1 1範圍 實例 吸著介質β 在35°C下10毫巴之 水的質量分率 在80°c下70毫巴 之水的質量分率 脫氣 範圍 1* 10:1 之 LiBr/EMIMBr 0.40 0.34 0.06 2 10:1 之 LiOAc/EMIMOAc 0.40 0.12 0.28 3 10:1 之 LiN03/EMIMN03 0.20 0.08 0.12 4* 10:1 之 LiBr/BMIMBr 0.40 0.36 0.04 5* 12:1 之 LiBr/HMIMCl 0.36 0.34 0.02 6 12:1 之LiOAc/HMIMOAc 0.38 0.14 0.25 7* EMIMOAc 0.24 0.18 0.06 8* LiBr 0.46 0.41 0.05 *不根據本發明 **鋰鹽對有機鹽之莫耳比 EMIMBr =溴化1-乙基-3-甲基咪唑 EMIMOAc =乙酸1-乙基-3·甲基咪唑 EMIMN〇3 =硝酸1-乙基-3-甲基咪唑 BMIMBr =溴化1-丁基-3-甲基咪唑 HMIMC1 =氯化1-甲基咪唑 HMIMOAc=乙酸1-甲基咪唑 -20-

Claims (1)

1. 201204822 七、申請專利範圍： '1· 一種吸收熱泵，包含吸收器、解吸器、冷凝器、蒸 發器、揮發性冷凍劑及吸著介質，其特徵在於： 該吸著介質包含鋰鹽與具有機陽離子Q +之至少一種有 機鹽，其中鋰鹽與有機鹽具有相同的陰離子，該陰離子具 有不超過200公克/莫耳之莫耳質量且不是鹵化物，而有機 陽離子Q +具有不超過200公克/莫耳之莫耳質量。 2_根據申請專利範圍第1項之吸收熱栗，其中該吸著 介質所含鋰鹽與有機鹽二者的莫耳比使鋰鹽與有機鹽之混 合物的熔點比鋰鹽及有機鹽的熔點更低。 3 .根據申請專利範圍第2項之吸收熱泵，其中該吸著 介質所含鋰鹽及有機鹽二者的莫耳比與鋰鹽與有機鹽之共 熔混合物的莫耳比之偏差不超過25 %。 4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之吸收熱泵， 其中該鋰鹽與有機鹽在該吸著介質中之比例超過5 0重量％ 〇 5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之吸收熱栗， 其中該冷凍劑係選自水、甲醇、乙醇、2-丙醇、三氟乙醇 、二氧化硫、二氧化碳及氨之中。 6. 根據申請專利範圍第.5項之吸收熱泵，其中該冷凍 劑爲水。 7. 根據申請專利範圍第1至6項中任一項之吸收熱泵’ 其中在3 5 °C飽和之鋰鹽於冷凍劑中的溶液具有比相同的冷 凍劑重量比例之有機鹽與冷凍劑之混合物更高的蒸氣壓。 -21 - 201204822 8. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項之吸收熱泵， 其中該有機陽離子Q +係選自1,3-二烷基咪唑鑰離子、1，3- 二烷基咪唑啉鑰離子、N-烷基吡啶鎗離子、Ν，Ν·二烷基吡 咯啶鑰離子及具有結構Ι^Ι12Ι13Ι14Ν +之銨離子之中，其中R1 、R2及R3彼此各自獨立爲氫、烷基或羥乙基，而R4爲烷基 〇 9. 根據申請專利範圍第1至8項中任一項之吸收熱泵， 其中該陰離子係選自硝酸根、甲酸根、乙酸根、氰酸根、 硫酸根、甲基硫酸根、碳酸根、草酸根、琥珀酸根、甲基 磷酸根、二甲基磷酸根、磷酸氫根及磷酸二氫根之中。 10. 根據申請專利範圍第1至9項中任一項之吸收熱泵 ，其中該陰離子具有超過5之pKb。 1 1.根據申請專利範圍第1至10項中任一項之吸收熱泵 ，其中該陰離子帶單一負電荷。 1 2 ·根據申請專利範圍第1 1項之吸收熱泵，其中該陰 離子爲單價酸之陰離子。 13.根據申請專利範圍第1至12項中任一項之吸收熱泵 ，其中將該吸收熱泵作爲吸收冷凍機操作且在蒸發器中將 待冷卻之介質的熱吸納。 14·根據申請專利範圍第1至13項中任一項之吸收熱泵 ，其中該吸收熱泵具有兩階段構造。 15.根據申請專利範圍第1至14項中任一項之吸收熱泵 ，其中將含有冷凍劑之蒸氣相及含有吸著介質之液相係藉 由半透膜在吸收器及/或解吸器中彼此分離，且冷凍劑可 -22- 201204822 透過該半透膜而吸著介質不可透過該半透膜。 1 6 ·根據申請專利範圍第1至1 5項中任—項之吸收熱泵 ’其中該等吸收器、解吸器，冷凝器及蒸發器組件中之至 少一者具有以選自聚醯胺、聚醯亞胺及聚醚醚酮之中的聚 合物材料所製成之壁表面，使熱經由該表面與環境交換。 201204822 四、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明：無 201204822 五 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：無