“对臭氧层有影响的主要是汽车 空调制冷器中的 冷媒,俗称为‘雪种’。” 上海市新能源汽车空调工程技术研究中心技术委员会主任、上海交通大学机械与动力工程学院教授陈江平在接受记者采访时介绍称,国内汽车空调冷媒的换代,存在一个过渡期。上一代R12(氟利昂)冷媒的优点是性能稳定,成本低廉,应用广泛,包括之前的家用空调也在使用,但其化学物质对臭氧层有一定的破坏作用。目前应用广泛的R134a(四氟乙烷)冷媒基本做到了环保,尽管无法完全避免对环境的影响,但已比R12好得多,而且比后者制冷效率更高,当然成本也更高。
  “R12冷媒是破坏臭氧层的化学物质之一,但如今在汽车空调等行业的使用很少,逐渐已被R134a替代。” 北京大学环境科学与工程学院教授张剑波告诉记者,为了减少臭氧层被破坏,保护人类赖以生存的地球家园,1985年3月,28个国家通过并签署了《保护臭氧层维也纳公约》。在此基础上,1987年9月,《蒙特利尔议定书》获得通过,其最终目标是通过科学知识和技术信息的发展,彻底淘汰破坏臭氧层的化学物质使用。其中,对近100种化学品都规定了淘汰时间表和生产消费量。1994年,联合国为纪念《蒙特利尔议定书》签署,宣布每年9月16日为保护臭氧层国际日。2016年10月15日,在卢旺达首都基加利举行的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约方第28次会议上,各国达成了逐步淘汰氢氟碳化合物(包括氟利昂)的《基加利修正案》。2021年6月,中国常驻联合国代表团向联合国秘书长,交存了中国政府接受《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》的接受书,确定该修正案于2021年9月15日对中国生效, 香港特别行政区暂不适用。“由此,包括汽车行业在内,国内对于空调冷媒越来越重视。”他说。
  对有害化学物质的管控,成为了环保技术开发的动力。同济大学机械工程学院制冷与热工程研究所教授级高工臧建彬认为,管控将促进更加环保的汽车空调冷媒的开发、应用与推广。他向记者表示,前些年,汽车空调制冷器需要每隔2~3年就进行检查,但现在,很多新车特别是高档车的空调制冷器密封性越来越好,不仅延长了冷媒的使用期,也相当于实现了节约,降低了空调使用成本,在一定程度上可防范冷媒泄漏危害环境。
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 R1234yf在国内应用受限
  冷媒是汽车空调制冷器中的核心物质,作用十分关键。目前,国内量产车与国外车型使用的汽车空调冷媒,化学物质是否一样?
  “国外特别是欧洲已开始使用更为环保的R1234yf(四氟丙烯,也简称为HFO)冷媒,即使国内出口到欧洲的汽车也全部使用这类产品。”中国制冷学会汽车热管理分会专家委员、 吉林大学汽车工程学院教授李明在接受记者采访时介绍说,R1234yf属于国际上第四代冷媒,环保性能目前在量产车空调中最好,其消耗臭氧潜能值(ODP)为零,比欧盟的标准要求值还低97%,也是将来的发展方向。现阶段,之所以国内还没有推广使用R1234yf,主要是因为这一冷媒的专利属于科慕(原 杜邦公司高性能化学品事业部)与 霍尼韦尔两家公司,存在专利尚未授权问题。尽管无需更换汽车空调制冷器就可以使用R1234yf冷媒,但其成本较高,是R134a的数倍之多,对于国内很多售价几万到十几万元的车型而言并不划算。不过,国内已有蔚来ET7等少量车型,直接从霍尼韦尔公司采购使用R1234yf冷媒。
  陈江平告诉记者,R1234yf冷媒最早由美国霍尼韦尔、杜邦两大化学公司共同研发,2010年开始在汽车空调中使用。欧洲自2017年起,禁止在当地生产和销售的新车上使用R134a冷媒,R1234yf作为替代品迎来发展机遇,市场需求快速扩大。目前,除霍尼韦尔、科慕自己生产外,日本旭硝子、法国 阿科玛等化学制品公司成为了R1234yf冷媒的专利授权生产商。其中,日本旭硝子2015年开始由霍尼韦尔授权生产R1234yf冷媒,产品由霍尼韦尔销售。目前,国内也有几家化工企业分别获得科慕和霍尼韦尔的专利授权,生产R1234yf冷媒,但须按合同规定分别由授权商负责销售,因此市场价格仍然较高。未来几年,随着R1234yf冷媒专利到期及产量的扩大,成本也会降下来,汽车行业广泛应用是必然趋势。
  “在环保冷媒的技术研发中,也有机构聚焦应用二氧化碳的可能性。”臧建彬表示,二氧化碳消耗臭氧潜能值(ODP)同样为零,而且来源广泛,不需要回收,可大幅降低成本,节约能源,但其也有局限性,主要体现在制冷所需的压力较大,要重新设计汽车空调制冷器,随之带来制造成本较高的问题。同时,二氧化碳作为汽车空调冷媒,制热性能较好,制冷性能相对逊色。总之,由于多种因素叠加,二氧化碳冷媒尚没有被大量应用。
必须规范回收、处理、利用
  众所周知,汽车是有寿命的,到期会报废,而车上的空调冷媒如何回收及处理,是如今备受行业关注的问题。
  “由于国内缺乏相关标准,汽车空调冷媒的回收利用在现实中仍然存在不规范的问题,亟待解决。”李明表示,尽管R134a环保性能较好,但毕竟是一种化学物质,大多数情况下随便抛弃也会造成环境污染隐患。因此,针对目前冷媒回收利用相关国家标准不健全的现实,以及带来的不规范回收处理问题,应尽快完善这方面的工作,使相关企业做到规范回收、规范处理、规范利用。
  陈江平告诉记者,有关回收企业对汽车空调冷媒回收利用的积极性不高,与很多因素有关。一方面,没有政策支持和鼓励举措,回收利用渠道不畅、方向不明,导致企业不敢贸然出资开发技术及设备;另一方面,汽车企业大多不愿使用回收的R134a冷媒,实际上如果实现规范回收,二次利用的R134a与新出厂产品的纯度几乎没有多大区别,性能与制冷效果基本相同,而且成本更低。公开数据表明,目前在日本本土生产的汽车上,冷媒的回收利用率已达50%左右,并且形成了一大产业,节能减碳、降低成本、保护环境的作用显著。
  “目前,我们的研究重点之一,就是汽车空调冷媒的高效回收利用。”臧建彬表示,在R1234yf冷媒专利尚处于保护期之时,他们希望能在汽车空调冷媒的高效回收利用技术上有所突破,不仅功在当前,也是利在长远。他对记者说:“我们正研发技术,在密封良好的设备中将汽车空调制冷器中残余的冷媒提取出来,如果需要也可以做到去除微量的杂质。只要有汽车企业使用,成本会比新的冷媒低,这应该是一个前景广阔的产业。目前,国内也有机构进行相关研究,我们希望尽快形成拥有自主知识产权的专利。”
  “‘多条腿走路’是先进环保冷媒推广应用的最佳选择,一方面争取国外企业专利授权支持扩大产量,另一方面加强高效回收利用技术开发,同时还要健全完善相关标准,以便使新一代汽车空调冷媒实现更好地应用,也能更好地保护绿水青山,让人们的生活更美好。”张剑波最后说。