1929年,俄亥俄州克利夫兰某家医院的冰箱氨气泄漏,导致超100人丧生 。而后不久,美国人托马斯·米奇利机缘巧合下,研制出一种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂 。
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通过研究门捷列夫的化学元素周期表,托马斯发现周期表上某些非金属元素即使是在室温下,生成的化合物也能呈现出气态,而这种化合物的可燃性也具有一定规律 。如:甲烷易燃,水和氟化氢则怎么都烧不起来,根据这种规律,托马斯选出了更加适合的物质——氟、氯化合物来做做新型制冷剂 。
通过反复的实验,一种叫做二氟二氯甲烷(即CFC-12,R12)的物质被合成出来,新的制冷剂就这样诞生了 。1931年,美国杜邦公司将R12工业化,其用来商标注册的名称就是我们今天熟悉的“氟利昂” 。某些我们听起来很陌生的专有名词,如氟氯烃、氯氟烃等,它们的化学性质都是相似的,可以看做是同一类物质 。
制冷高手氟利昂
氟利昂不是一种制冷剂,而是一类制冷剂的统称 。应用比较广泛的氟利昂,属于高温制冷工质的有R11,属于中温制冷工质的有R12、R22;属于低温制冷工质的有R13、R23,此外还有R14、R114、R142等 。作为制冷剂,氟利昂的制冷原理并不复杂,在由液态转化为气态的过程中,蒸发吸热,从而实现制冷 。这就像是我们在烧水时,热水只能到达100℃,继续加热,液态水就吸热变成气态水同样的原理 。
由于氟利昂沸点低,在相态转变的过程中可以更好地吸放热,多用于冰箱及空调制冷 。但在为人们生活提供便利的同时,冰箱、空调中氟利昂含有的含氯、溴的卤代烃对大气臭氧层的破坏作用也逐渐展现出来 。
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臭氧层破坏者
地球上的大多数臭氧都储存在平流层,它像一把“保护伞”,抵御紫外线对我们的辐射 。氟利昂在被排放出去后,停留在对流层和平流层中 。氟利昂分子在对流层时很稳定,几乎不发生化学反应 。
但当它们上升到平流层后,在紫外线的强烈作用下,氯原子会从含氯的氟利昂分子中分解出来,和臭氧发生反应,从而不断消耗臭氧 。仅一个氯原子就能够对10万个臭氧分子造成破坏,不仅是臭氧杀手,同时也是“温室效应”全球变温的帮凶 。所以,别看氟利昂的量小,但是其破坏性极大 。
平流层,图源hippopx
除此之外,氟利昂的渗透性很强,容易漏气,而由于其味道轻微,即使泄漏也难以被及时察觉 。泄漏之后的氟利昂遇到明火或空气中温度达到400度时,有可能分解出剧毒的光气,会进一步污染环境,因此国家早已禁止将氟利昂用做制冷原料 。
在替代中寻找最优解
制冷剂的更替循序渐进,目前已经更新到第四代 。由于冰箱需要的制冷剂量较少,相对容易替代 。早在1995年,异丁烷(R600a)就被当做替代物应用到冰箱产业中去 。异丁烷最大的优势在于不会对臭氧层造成破坏,但其也有一个致命的特点:易燃易爆 。含氢氯氟烃作为氟利昂的一种替代,多了一个化学元素氢,虽然在空气中的寿命会短一些,但它仍然含有氯,依然消耗臭氧层,目前发达国家也基本完成了对这种物质的淘汰 。
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直到2000年以后,四氟乙烷作为相对清洁的能源成为被广泛使用的制冷剂;2009年,天然工质丙烷(R290)被作为中国房间空调制冷剂的主要替代技术,但其易燃易爆炸的问题无法得到根本解决 。氟利昂作为一种制冷物质,如今已经逐渐被淘汰,现在我们办公或家用的空调,更多采用的是新型环保制冷剂,不仅制冷效率更好,还不会破坏臭氧 。大家不要担心夏天的快乐被剥夺了,搭配一块冰镇西瓜,快乐还可以加倍哦~
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