高温熔盐的热物性测试及热稳定性分析

为满足太阳能高温传热、蓄热的要求,以价格便宜的氯化物为原料,通过静态熔融的方法配制出新型混合熔盐,并采用热重差热联用热分析仪及其他实验手段对熔盐的熔点、相变潜热及热稳定性进行了表征。实验结果表明:氯化物的混合熔盐具有较低的熔点,合适的潜热值及高温下良好的热稳定性的特点。氯化物熔盐的适宜使用温度在550~800℃。该实验研究为氯化物熔盐在太阳能高温利用中的使用提供了宝贵数据。     

氯化物熔盐材料的制备及其热物理性质研究

制备了NaCl-CaCl₂、 NaCl-KCl-CaCl₂、 NaCl-CaCl₂-MgCl₂、 KCl-CaCl₂-MgCl₂、 NaCl-KCl-MgCl₂、 NaClKCl-CaCl₂-MgCl₂六种氯化物熔盐材料。采用差示扫描量热法确定它们的低共熔点和组成,测量其比热容、密度、黏度等热物性。测试熔盐材料的质量损失曲线确定工作温度上限,根据测试的结果,对其储能密度进行计算。研究结果表明:NaCl-KCl-CaCl₂-MgCl₂熔盐材料熔点为380.3℃,流动性较好,工作温度范围为430～700℃,储能密度为625.1 J·cm^-3,是六种熔盐中熔点最低、储能密度最大的熔盐,适合作为传热储热材料。NaCl-KCl-CaCl₂熔盐熔点为503.8℃,工作温度范围为550～850℃,储能密度为559.9 ...     

LiNO3-NaNO3-KNO3三元熔盐材料的设计及热稳定性研究

采用共形离子溶液模型(conformalionic solution model, CIS) 在二元熔盐体系相图的基础上，对三元熔盐体系LiNO₃-NaNO₃-KNO₃进行了相图计算，得到该三元体系最低共熔点为117.7℃，相应的摩尔分数组成分别为x(LiNO₃) = 0.375，x(NaNO₃) = 0.075，x(KNO₃) = 0.550。按照热力学最低共熔点计算结果，采用熔融法制备了三元硝酸熔盐，通过DSC和TG实验测定其最低共熔点为118.3℃，这与计算得到的结果(117.7℃)基本一致。TG测试结果表明当温度低于587.2℃时，该三元熔盐体系较为稳定，其工作温度范围为118.3~587.2℃，该三元硝酸熔盐适合在太阳能热发电中作为高温传热蓄热材料使用。     

三元硝酸熔盐高温热稳定性实验研究与机理分析

通过熔盐质量损失率和试样中NO2-含量变化状况,以及熔盐材料的热重(TG)曲线,研究了三元硝酸熔盐(53%KNO3-40%NaNO2-7%NaNO3)在空气和氮气气氛中高温条件下的热稳定性性能。结果表明,三元硝酸熔盐空气中的上限使用温度为773K,高温时存在劣化现象;而在氮气气氛中三元熔盐的热分解温度为723K。同时,从热力学和动力学角度分析得到,三元硝酸熔盐在773K以下空气中发生的反应为亚硝酸钠的分解和氧化;而在氮气气氛中三元熔盐723K以下时主要发生的是亚硝酸钠的分解反应。在氧气含量一定的情况下,氧气的扩散和亚硝酸盐的分解反应符合一级反应动力学模型。     

三元硝酸熔盐导热系数的计算

三元硝酸熔盐是化学工业中的主要高温载热体,但是由于熔盐熔点高、腐蚀性强,在测试过程中存在对流和辐射换热,导热系数的测量结果不太准确.利用Kincaid-Eyring方程、Rao方程、Gustafsson方程和硬球模型等模型公式分别计算了三元硝酸熔盐的导热系数.与前人实际测量值进行了比较,发现利用近似硬球模型估算得出的结果与给出的测量值比较接近,这种模型估算的结果比较合理.     

简单三元体系相图的MS Excel成图

为了能快速、精确地绘制出满意的三元体系平衡相图,作者应用MS Excel解决了该问题的计算机绘图,并对两相曲线可选用多项式拟合.该法使用方便、灵活、作图快速,图形效果满意.     

无机氯化物熔盐在乏燃料干法后 处理中的应用进展

综述了无机氯化物熔盐在乏燃料后处理中的应用进展,主要介绍了LiCl-KCl熔盐在金属乏燃料中的电解精炼和熔剂萃取、LiCl-Li2O在金属氧化物或混合金属氧化物（MOX）乏燃料中的电化学还原及NaCl-2CsCl在氧化物乏燃料电化学沉积中的应用进展。展望了中国无机氯化物熔盐在干法后处理中的应用前景及发展方向。     

高温氯化物熔盐中使用的Ag/AgCl参比电极研究进展

综述了用于高温氯化物熔盐体系的Ag/Ag Cl参比电极的研究进展,阐述了熔盐Ag/Ag Cl参比电极常见结构及制作过程,总结了影响电极稳定性和重现性的主要因素如隔膜材质(Pyrex玻璃、石英、刚玉和莫来石)、H2O及Ag Cl含量等,展望了高温氯化物熔盐中的Ag/Ag Cl参比电极未来发展趋势。     

储能硝酸熔盐的热稳定性分析

研究了商业化储能二元混合硝酸熔盐Solar salt (60% NaNO3?40% KNO3)的热稳定性和恒温热稳定性,采用热重法分析了其热分解温度,通过恒温实验考察了处于开放空气气氛中的NaNO3, KNO3和Solar salt在不同温度下的热稳定性,研究了NaNO3和KNO3在Solar salt高温不稳定性中的作用. 结果表明,大于500℃时温度越高,熔盐越不稳定,相同温度下不稳定程度NaNO3>Solar salt>KNO3. 温度升高,分解产物NO2?平衡含量增大而达到平衡的时间缩短,O2?含量很低. Solar salt中硝酸盐热分解和挥发的质量损失比接近1:1,NaNO3是造成体系热分解的主要原因,而KNO3起到抗挥发的作用.     

Assessment of thermodynamic stability of sapphire in eutectic molten chloride environment

The continued development of molten salt reactors and concentrated solar power plants requires highly efficient and stable instruments that can efficiently monitor the chemical conditions of the molten salt during long-term operation in both the fuel and coolant/heat transfer fluid loops. Sapphire (Al₂O₃) fibers have shown tremendous potential due to inherent radiation resistance and a broader operational range of temperature. In this work, computational thermodynamic modeling (CALPHAD) using the ThermoCalc software in conjunction with the SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) Molten Salts (SALT1) and Pure Substances (Pure5) databases is applied to understand the compatibility of Al₂O₃ fibers with NaCl-MgCl₂ eutectic molten salt in the temperature range of 1500–2500 K. The thermodynamic calculations show that sapphire fibers are not expected to be stable over the long-term when exposed to molten chloride salts at these temperatures. To improve the stability of these diagnostic fibers in molten salt environments, various pure metallic elements were evaluated as potential cladding materials for Al₂O₃ fibers. Based on the thermodynamic analysis, molybdenum (Mo) and nickel (Ni) could be effective cladding materials to enhance the stability of Al₂O₃ in NaCl-MgCl₂ chloride salt molten bath in the desired temperature range. Thus, the presence of Mo and Ni cladding can provide a protective coating against the corrosive molten salts, thus improving the stability of Al₂O₃. Additionally, it is also shown that Al₂O₃ remains stable up to 2400 K in the presence of preexisting Al₂MgO₄ and Al₂NiO₄ in the eutectic molten chloride bath environment.     

熔融盐高储热材料的研究进展

储热技术是太阳能热发电行业的关键技术,而熔融盐是储热行业的主导材料。对储热材料的概念和类型做了介绍。概述了太阳能热发电在国内外的发展趋势,对比了碳酸盐、氯化盐、硝酸盐作为储热材料的优缺点,重点综述了熔融盐及其与其他材料（如金属、膨胀石墨、陶瓷等）的复合熔盐的研究进展,提出了避免孤立研究储热材料和开发多种复合技术的新思路。     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

氯化物熔盐中铬的价态对镍基合金腐蚀性的影响

氯化物熔盐的腐蚀性是制约其应用的重要因素,对富铬金属材料的腐蚀会导致金属中铬元素优先流失到熔盐中。探讨进入熔盐中不同价态的铬对后续腐蚀的影响,是了解熔盐长期运行中金属持续受腐蚀的关键。通过浸没腐蚀实验研究在三元NaCl-MgCl₂-CaCl₂熔盐中引入Cr⁰、Cr²⁺与Cr³⁺后,对一种贫铬Hastelloy B-2(HB-2)和两种富铬Hastelloy C-276(HC-276)、Hastelloy X(HX)镍基合金腐蚀性的影响。通过比较腐蚀前后质量变化、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱分析(EDS)的结果,探讨含不同价态铬的熔盐对贫铬与富铬金属的腐蚀性差异。实验结果表明,Cr⁰和Cr²⁺能消耗熔盐中H₂O、O₂等氧化性物种,从而有效抑制腐蚀;Cr³⁺会抑制贫铬HB-2的腐蚀,但能促进富铬HC-276和HX的腐蚀;SEM和XRD分析结果表明,Cr³⁺在增强富铬金属铬优先流失的同时也会增强铁流失。热力学理论计算结果表明,CrCl₃氧化Cr、Fe的反应进行得很彻底;而CrCl₃氧化Ni、Mo的反应进行程度有限。因此,熔盐中含CrCl₃会氧化合金中Cr和Fe从而促进富铬合金腐蚀,而含Cr⁰和CrCl₂能降低熔盐中的氧化性物质含量而抑制腐蚀。     

热电池电解质与隔膜材料研究进展

作为一种在使用时使电解质熔融而激活工作的储备电池,热电池的熔融盐电解质是决定其性能的关键要素之一。近年来,通过组分调控电解质新体系来降低熔点和提高离子电导率成为研究热点,利用基于热力学理论和热力学数据库的相图计算（CALPHAD）进行三元甚至四元熔融盐体系的筛选,为得到性能优异的熔融盐电解质提供便利,从而达到提升热电池性能特别是延长电池寿命的目的。熔融盐功能组分如黏结剂MgO等的加入可以减少电解质熔融盐泄漏,其用量和结构的优化可以提高熔融盐与电解液的亲和性以及减小电池内阻,进而提高热电池电化学性能;无机纤维隔膜的引入可以更大程度地减小或者消除无离子传导MgO的使用,同时无机纤维隔膜的使用提高了电池的安全可靠性,也为热电池的小型化提供了指导方向。     

熔盐吸热管瞬态传热特性的数值研究

建立熔盐吸热管瞬态传热的实验台和数值计算模型,分析管外壁热通量突变、熔盐流速突减、外壁热通量和熔盐流速同时突减对吸热管瞬态传热特性的影响规律,结果表明:管外壁热通量突变(突增或突减)时,吸热管入口段的管中心熔盐温度变化较小,但其管壁温度变化较快。管内熔盐流速突减时,熔盐出口温度和管外壁温度均随时间的推移逐渐增大,而管外壁与管内壁温差随时间的推移先降低后升高,t≥16.0 s,各温度和温差基本稳定。吸热管外壁热通量和管内熔盐流速同时减半时,管中心及出口熔盐温度均随时间的推移先升高后降低,稳态后两处熔盐温度保持定值且与瞬态开始前对应熔盐温度接近。吸热管瞬态稳定后的管外壁与管内壁温差和管外壁热通量变化呈正比,与熔盐流速变化无关。得到瞬态稳定后吸热管熔盐出口温度表达式,为瞬态传热过程中吸热器熔盐出口温度控制提供理论依据。