汽车空调的发展与应用。
目前，环境变暖导致的气候变化和臭氧空洞已成为全球性的环境问题，如果不加以控制，将对人类的生存和发展构成严峻挑战。因此，在汽车空调制冷剂替代的研究过程中，我们应该加强保护生态环境的意识，不能只看到眼前的利益，更要注重生态环境与人类的协调可持续发展。
制冷剂对大气环境的影响
制冷剂是制冷过程中完成制冷循环的工质。卤代烃制冷剂主要用于空调制冷，其中没有氢原子的称为氯氟烃(CFC)，有氢原子的称为氢氯氟烃(HCFC)，没有氯原子的称为氢氟烃(HFC)。空调制冷剂对大气环境的影响主要有两个方面，一是破坏大气臭氧层，二是使全球气候变暖的温室效应。
在卤代烃中，随着氯原子的增加，对臭氧层的破坏更加严重。所以CFC对臭氧层的破坏最严重，HCFC对臭氧层的破坏相对较小，HFC对臭氧层没有破坏。制冷剂对臭氧层的破坏程度用臭氧消耗潜能(ODP)来表示。
制冷剂的排放会产生全球变暖的温室效应，其影响程度用全球变暖潜势来表示(GWP)。
制冷剂CFC-12的淘汰和替代
在《蒙特利尔议定书》签署之前，大多数汽车空调系统使用CFCl2作为制冷剂。CFCl2是一种理想的制冷剂，其沸点和摩尔质量分别为-29.79℃和120.93kg/kmol，但ODP值较高。根据蒙特利尔议定书，CFC12属于一级禁用制冷剂。
为了寻找替代CFC物质的新制冷剂，空调行业进行了广泛的研究，为寻找ODP值为零的新制冷剂做了大量的努力。在这些研究中，杜邦公司开发的制冷剂HFC134a已成功应用于制冷行业。制冷剂HFC134a的主要特性是:不含氯原子；具有良好的安全性能；物理性质接近CFCl2，因此很容易对制冷系统进行改造。传热性能优于CFCl2，并且可以大大减少制冷剂的用量。HFC134a和CFCl2蒸发压力相近，ODP值为零，GWP值仅为0.29，无明显毒性(长期慢性毒性试验仍在进行中)。下表列出了汽车空调常用制冷剂在大气中的ODP值、GWP值和使用寿命。
HFC134a与现有的矿物冷冻机油不相溶，因此我们必须为其寻找新的压缩机油。通过反复试验和筛选，研制出两种与HFC134a互溶的油。他们的代码是PAG和POE，PAG石油被广泛使用。但仍存在以下问题:其吸湿能力较高，容易造成制冷系统节流元件(毛细管或膨胀阀)的冰阻，需要增加系统中干燥剂的用量或提高其吸湿能力；在高温下，与HFC134a的溶解度降低，甚至不溶。因此，要特别注意改善系统的冷凝条件，不要使冷凝温度过高；润滑性比矿物油稍差；对制冷系统目前使用的橡胶密封件有渗透或腐蚀作用，不仅涉及橡胶密封件，还涉及制冷剂输送软管；价格比现在的冷冻机油贵4-5倍。针对以上问题，汽车空调制冷系统的设计应做如下改动:制冷压缩机排量不变，可维持原型号，但橡胶密封件必须全部采用HNBR；冷凝器(包括储液干燥器)的设计需要修改，以提高散热能力和吸收制冷剂和油中水分的能力；蒸发器可以保持原有结构不变；热力膨胀阀必须增加原节流元件的阻尼值，所以要减少其节流孔，改变密封的材质，型号显示为HFC 134 a；对于制冷剂管路(包括软管和连接器)，需要改变连接器中密封件的材料。软管采用多层复合结构，在PAG耐油橡胶内衬中夹有一层尼龙，以提高抗渗透性。
目前HFC134a已经商业化，广泛应用于制冷空调，尤其是汽车空调。这是因为，第一，HFC134a的特性，第二，通过选择单一制冷剂，可以防止制冷剂在通过橡胶软管时成分发生变化。目前全球生产的HFC134a制冷剂有50%用于汽车空调。由于汽车空调的特殊工作条件，在海中一般两年加注一次制冷剂。
2006年我国新车消费量约为6550吨，保养消费量约为2950吨，合计9500吨，同比增长25%，占HFC134a总消费量的56%。这说明中国的汽车空调市场是巨大的，对制冷剂的需求也是巨大的。
制冷剂HFC134a的替代
根据欧盟通过的《含氟温室气体控制条例》的要求，欧盟将于2017年6月+10月1日起禁止在新生产的汽车空调中使用GWP值大于150的制冷剂，HFC134a因其GWP值为1300而被禁止使用。从2011 1 10月1到2017 1 10月65438这六年间，GWP大于150的制冷剂将按比例淘汰。从2017，1开始，所有汽车空调将禁止使用GWP大于150的制冷剂。因此，在汽车空调中使用低GWP制冷剂是一种趋势和必然，CO2、碳氢化合物、HFC152a以及一些可用作汽车空调制冷剂的混合物成为研究热点。@page@
(1)合成工质制冷剂
从2002年开始，美国Honeywell公司开始研发HFC134a的混合物替代物，开发出由四氟丙烯(CF3CF=CH2)和三氟碘甲烷(CF3l)组成的二元混合物，命名为Fluid H，据报道，该混合物的GWP值小于10，具有不燃、滑移温度低、与原有HFC134a体系兼容性好的特点。目前正在进行毒性和系统稳定性试验、压缩机试验、系统试验和车体试验。
美国德尔福、通用汽车等公司正在开发以HFC152a为制冷剂的汽车空调系统。根据研究和试验结果可以看出，在汽车空调系统中使用HFC152a作为制冷剂，基本上不需要改变现有使用HFC134a作为制冷剂的汽车空调系统的管路部件和生产线。与目前的HFC134a系统相比，可以提供相当甚至更好的制冷效果，性能系数更高。
2003年，使用HFC152a的测试车在美国亚利桑那州凤凰城举行的SAE新型制冷剂研讨会上受到好评。
此外，杜邦公司和lneos公司还宣布，他们正在开发HFC134a的替代品，这种替代品符合欧盟的要求。
在国内，山东东岳化工股份有限公司积极跟踪国内外发展趋势，根据欧盟要求，开发了汽车空调制冷剂HFC134a的替代物DYRl。其ODP值为零，GWP值为115，与现有以HFC134a为制冷剂的汽车空调系统兼容，能效更好。目前正在进行应用测试和系统测试。
虽然上述企业对汽车空调HFC134a替代品做了大量的研发和试验工作，但对于这些替代品的大规模生产和应用，仍有许多方面需要改进。预计HFC134a替代汽车空调仍将是近期的研究热点之一。
(2)天然制冷剂的应用
碳氢化合物
目前用作制冷剂的碳氢化合物主要有丙烷(R290)、丁烷(R600)和异丁烷(R600a)，其中R600a已在欧洲和部分发展中国家的冰箱中广泛使用，且符合《京都议定书》的要求，ODP=0，GWP=15，环保性能好，成本低，工作压力低。此外，R290和R600a组成的混合制冷剂也有一定的开发和利用。
氨(R717)
氨使用了120年，至今仍在使用。它的ODP=0，GWP=0，并且它具有优异的热性能、低价格和容易的泄漏检测。但是氨有毒易燃，要注意，虽然100多年的使用记录表明氨的事故率很低。今后必须找到更好的安全措施，如减少氨的充装量、采用螺杆压缩机、引入板式换热器等。但其油溶性、与某些材料不相容、排气温度高等问题也需要合理解决。
二氧化碳(R744)
CO2是一种自然物质，ODP=0，GWP=1。来源广，成本低，安全无毒，不易燃，适用于各种常用机械零件材料的润滑油，即使在高温下，它也不分解产生有害气体。CO2的蒸发潜热大，单位体积制冷量相当高，所以压缩机及其部件体积小。绝热指数较高，K=1.30，压缩机压比约为2.5-3.0，低于其他制冷系统，容积效率较大，接近最优经济水平，发展潜力较大。
汽车空调使用的主要自然工质是CO2制冷剂。CO2的制冷性能已经得到认可。但其稳定性受到质疑，不允许泄漏到车内，影响CO2系统中的乘客。CO2系统能耗比较高，配件价格也很高，不适合经济型车。这类系统的噪音和振动也是急需解决的技术问题，维护起来也不容易。
发展趋势
虽然国际社会都在呼吁HFC134a的替代，但对国内市场影响不大。HFC134a在国内处于发展期，即使在欧美，其替代也刚刚起步。这是因为一种制冷剂的研发和正式应用需要很长时间，而且国产制冷剂一直受制于大公司的专利。只有自主研发，才能在市场上立于不败之地。
综上所述，在环保和节能的双重压力下，发展绿色制冷剂是大势所趋。由于国际上商业化量产(替代)制冷剂并不理想，国内外研究人员仍在不懈探索，并在部分领域取得了一定的成果和突破，但新产品的持续研发仍需继续。