[发明专利]一种绿色无腐蚀性载冷剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种绿色无腐蚀性载冷剂及其制备与应用。公开了一种复合型无腐蚀性载冷剂及其制备方法，以及其在船载冷舱制冷系统中的应用。所述载冷剂质量组成如下：丙二醇10％～20％，乙二醇5％～15％，甲酸钾15％～25％，Al₂O₃纳米颗粒1％～3％，十二烷基苯磺酸钠1％～5％，吐温80 0.5％～1.5％，四硼酸钠0.5％～2％，氧化镁2.5％～3.5％，磷酸1.5％～2.5％，硝酸3％～5％，乙二胺四乙酸0.02％～0.04％，余量为去离子水。本发明所述的载冷剂不添加无机盐类，并且添加磷酸盐类，在金属表面形成磷酸盐转化膜，对仪器元件没有的腐蚀作用；本发明通过添加通过新型两步法制备得到稳定纳米流体，加快与蒸发器之间的换热速度，提高载冷剂的传热效率；本发明添加少量表面活性剂，破坏醇类分子间的范德华力及氢键作用，减小分子间的内摩擦力，从而降低粘度，提高泵的输送效率，减少能耗。

(一)技术领域

本发明涉及一种绿色无腐蚀性载冷剂及其制备方法，以及其在船载冷舱制冷系统中的应用。

(二)背景技术

我国渔船上冷藏保鲜方式采用单级压缩制冷系统，冻结保鲜则通常采用单机双级活塞式压缩制冷系统，大部分的渔船用制冷系统一般采用R22作为制冷剂，然而，根据《蒙特利尔议定书》，发展中国家将在2030年全面禁止使用该制冷剂。氨具有消耗臭氧潜热值(ODP)和全球变暖潜热值(GWP) 均为零的优点，在渔船上广泛使用，但是氨制冷渔船发生氨泄漏通常会引致发生人员中毒伤亡问题、燃烧爆炸问题、以及周边海域环境污染问题。一般情况下，大多数渔获物在-18℃的冷藏温度下就可以长期储藏，而某些特殊渔获物则需要更低的冷冻冷藏温度，如：南极磷虾采用-40℃冻结、-35℃冷藏；金枪鱼采用-55℃冻结、-50℃冷藏。考虑到渔船运行时的摇摆环境及空间的有限性，寻找一种安全、高效、环保的海上保藏水产的方法显得尤为重要。

载冷剂间接制冷技术因具有绿色环保、安全性高、能降低能耗等优点，已在海捕船上推广使用，其原理是利用船载制冷系统对载冷剂进行制冷，以载冷剂作为总冷源，通过间接与捕获的渔获物进行热交换，使鱼体中心温度迅速下降以达到快速冷却的目的。但传统载冷主要是无机盐、乙二醇和醇类改性载冷剂，这些载冷剂成份单一、载冷能力差、能耗大、严重锈蚀金属设备，使间接制冷系统的维护费用高，使用寿命短。

在磷酸盐转化膜形成过程中，金属表面会发生化学或电化学反应，磷酸盐会不断生长。当金属与磷酸盐液接触时，就会形成许多微初级电池。活泼金属在微阳极上的溶解，微阴极上发生析氢反应，金属表面的pH值改变，进而促进磷酸盐的多级水解，得到磷酸离子。随后，不溶性磷酸盐和镀液中的阳离子在金属表面沉积，然后逐渐生长，形成磷酸盐转化膜。

纳米流体是一种以水、乙二醇、油或聚合物为基液，纳米颗粒为悬浮颗粒的新型流体，其导热系数是常规流体的3倍金属氧化物纳米颗粒的比表面积大，与介质的换热面积更大，减小总能耗。

中国专利201010524850.3利用冷盐水对捕获的水产品进行冷却保持，具有成本低、经济性较好的特点，但是高浓度盐水对设备严重腐蚀，不利于长期作业。中国专利201911188240.8公开了一种海捕船载超低温冷冻液，由以下质量百分比的组分组成：25～30％乙醇，10～15％丙二醇，3～5％柠檬酸，5～7％氯化钙，1～3％表面改性纳米铜粉，1.5～4.5％柠檬酸钠，0.5～1％大豆卵磷脂，余量为去离子水。其中，乙醇浓度较高且容易挥发，不冻液长期贮藏时损失量较高，造成冻结点上升；配方组分中没有缓蚀阻垢的组分，长期使用对设备有腐蚀作用；用超声震荡将纳米颗粒分散到基液中，这种方法不适用于对于纳米流体的大规模生产。

现有技术中所使用的载冷剂一般为水、无机盐或醇类及其混合物，上述几种物质作为主要成分的载冷剂存在以下问题：(1)低温下，载冷剂的粘度较大，摩擦阻力大，输送较为困难，会使泵的功率消耗增大，增加能耗；(2) 导热系数较低，与蒸发器之间的换热速度较慢，导致制冷效率低，总耗能大； (3)对管道腐蚀性较大，无机盐类容易在金属表面形成电化学腐蚀，醇类容易被氧化成酸类物质腐蚀金属管道。

(三)发明内容