两种合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究

氯化物熔盐是太阳能热发电储热系统具有前景的储热介质,但其对金属材料具有很强的腐蚀性。研究了太阳能热发电系统两种常用材料316L不锈钢和Inconel 625合金在900℃的NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2熔盐中的腐蚀行为,采用XRD、带有能谱分析系统的扫描电镜分析了腐蚀产物的相组成和形貌。研究结果表明:两种材料在氯化物熔盐中均腐蚀严重,但在碱土金属氯化物熔盐(MgCl2、CaCl2)中的腐蚀程度要比它们在碱金属氯化物熔盐(NaCl、KCl)中严重得多。与Inconel 625合金相比,316L不锈钢在同种氯化物熔盐中的腐蚀速度较快。造成这种现象的原因是316L不锈钢表面的腐蚀产物FeCr2O4和Fe3O4比Inconel 625合金表面的腐蚀产物更易在氯化物熔盐中溶解。研究结果将有助于太阳能热发电系统的选材和发展腐蚀防护技术。     

纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展EI北大核心CSCD

聚光式太阳能热发电是解决能源和环境矛盾的理想途径,传热蓄热技术是光热发电的重要环节,在此需要解决的关键问题是传热蓄热介质。熔盐作为储蓄热介质具有明显优势。国内外运行的光热电站中大多使用二元硝酸熔盐(Solar salt)与三元硝酸熔盐(Hitec),但二者传蓄热性能均欠佳,影响了太阳能的利用效率。纳米材料的独特空间结构,使其具有优异的导热性能、良好的稳定性等,将其作为添加剂引入到硝酸熔盐体系中,有望改善材料的传热蓄热等热物性能,进而提高太阳能光热利用的效率,降低发电成本。本文综述了纳米金属粒子、纳米金属氧化物、纳米碳材料和其他无机纳米材料作为添加剂掺杂到硝酸熔盐体系中的相关研究,论述了改性后熔盐热物性的变化并探讨了作用机理,以期为制备优异热性能的储能熔盐提供参考。未来的研究可重点关注热物性测试、传热机理、构效关系和工业化中试,将具有优异的传蓄热性能的硝酸熔盐应用在太阳能光热发电领域,在清洁能源开发利用方面发挥更重要的作用。     

三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl2对合金的腐蚀特性实验研究

熔盐是目前太阳能热电站中应用最广泛的储热蓄热材料。为满足太阳能热发电系统对于熔盐的储热需求,该文将304、316L、321、310S不锈钢置于550℃的三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,开展混合熔盐的腐蚀特性实验研究,并探讨其中的腐蚀机理。研究结果表明,在三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,310S表现出较好的耐腐蚀性能,304的耐腐蚀性较差。MoO₃、NiO、TiO₂氧化物的生成可提高316L、310S、321不锈钢的耐腐蚀性能;混合氯化盐在高温下生成的Cl₂是不锈钢腐蚀的重要原因,外部空气中的O₂和H₂O会进入熔盐侧与合金发生反应,加剧腐蚀。     

硝酸熔盐储热材料在太阳能利用中的研究进展

随着全球经济的快速发展,能源危机日渐凸显,太阳能作为可再生能源的一种,越来越受到人们的重视.因此,如何高效利用太阳能资源值得深究.熔盐具有良好的蓄热特性,在石化、电池及冶金行业中发挥着很大的作用,尤其可以作为传热蓄热介质应用于太阳能热发电和太阳能制氢中.其中硝酸盐的特性较为适合用于熔盐储热材料.主要针对硝酸熔融盐体系,一是介绍了硝酸熔融盐体系在太阳能方面的应用,二是介绍了国内外学者对此体系的物化性质研究,如工作温度范围、热力学性质及热稳定性等.通过对比,总结了不同混合熔融盐各项性能的异同.指出了硝酸熔融盐性能深入研究的方向,为硝酸熔盐在能源开发利用和环境保护等方面发挥更重要的作用提供了重要参考.     

熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀研究进展

熔盐堆(Molten salt reactor,MSR)是第四代先进核反应堆中唯一的液态燃料反应堆,因在热转化效率、中子经济性、固有安全性、在线燃料循环、核废料处理等方面具有无可比拟的优势而备受国内外研究者的关注。熔盐的选择对MSR的运行安全及效率至关重要。熔融氟化盐如LiF-BeF2(FLiBe)、LiF-NaF-KF(FLiNaK)等具有较小的热中子吸收截面、高热导率、高比热容、良好的流动性、低的蒸气压(高温时)、良好的高温稳定性等一系列优异的热物化性能,被公认为MSR最理想的冷却剂和核燃料载体。目前,国内外均选用镍基合金作为MSR的主要结构材料。然而,超强高温腐蚀性熔融氟盐的存在对镍基合金提出了苛刻的要求。目前,国内外学者们对熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中腐蚀行为的研究主要集中在两个方面:一是镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的影响因素及微观机制,二是提高镍基合金的耐高温熔盐腐蚀性能。一般认为,镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀机制主要包括以下四种:本质腐蚀、氧化性杂质引起的腐蚀、温差驱动的腐蚀和异种材料引起的腐蚀。因此,合金自身和熔盐腐蚀环境是影响镍基合金在氟盐中热腐蚀行为的两大主要因素。在合金自身方面,主要为合金元素(Ni、Cr、Mo、Fe、Si等)及含量、合金显微组织(晶界特征、组织缺陷等)的影响;在熔盐腐蚀环境方面,主要为熔盐组分、熔盐中的杂质及腐蚀产物、熔盐温度、坩埚材质、核裂变产物等的影响。目前,提高镍基合金耐熔盐腐蚀性能的主要途径有:在镍基合金方面,包括有微合金化(添加Ti、RE等)、晶界工程处理、陶瓷相增强复合材料技术;在熔盐方面,包括熔盐纯化、添加单质金属(如Zr、Be、Li等)降低熔盐的氧化还原势等。此外,采用电镀法、激光熔覆法、化学气相沉积法、等离子喷涂法等表面改性技术在镍基合金上制备金属涂层(Ni、Co、Mo、NiCoCrAlY等)和陶瓷涂层(氮化物如AlN、碳化物如SiC)。本文重点综述了镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的主要影响因素及微观机制,以及国内外研究者在提高镍基合金耐高温熔盐腐蚀性能方面的研究进展。针对当前已开发的镍基合金与强腐蚀性的熔融氟盐相容性亟待解决的一些关键基础问题,提出了未来镍基合金在熔融氟盐工程应用中的主要技术方向和发展趋势,为耐高温氟盐腐蚀材料的研究和开发提供重要思路。     

面向太阳能光热发电的NaNO3-KNO3-Mg(NO3)2三元硝酸熔盐

Solar Salt(60%NaNO_3-40%KNO_3)熔盐作为传蓄热介质,在太阳能光热发电领域应用广泛。以Solar Salt熔盐为基础,采用熔融共混法,通过添加Mg(NO_3)2·6H_2O制备了低熔点NaNO_3-KNO_3-Mg(NO_3)_2三元熔盐(NKM熔盐),优化了制备工艺,获得了最佳工艺参数及条件,获得了三元熔盐热物性变化规律。通过热物性分析,确定NKM熔盐配比为49.5%NaNO_3-33%KNO_3-17.5%Mg(NO_3)_2。与Solar Salt和HTS(53%KNO_3-40%NaNO_2-7%NaNO_3)熔盐相比,NKM熔盐具有较低的熔点和良好的温度使用范围,黏度较小,储热性和导热性良好,适合作为中温储能材料应用于光热发电。     

奥氏体不锈钢304、316L和321在熔融硝酸盐中的耐腐蚀性

太阳能热发电系统中,储热系统是其中重要的一环。熔盐作为储热和传热介质,其研究与应用越来越广泛,但熔融硝酸盐的腐蚀现象依然是不能忽视的问题。针对不锈钢在熔融硝酸盐中的腐蚀问题,利用静态浸泡法,研究了530℃、氮气气氛下,3类奥氏体不锈钢在2种硝酸盐体系中的腐蚀行为,并探讨了不锈钢在熔融硝酸盐中的腐蚀机理,为今后太阳能热发电关键部件选材提供参考依据。     

陶瓷材料在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

为开发氟化物熔盐传热蓄热载体材料,将NbN、VC、WB和MoC陶瓷浸渍在850℃的LiF-NaF-KF熔盐中100h,采用理论计算、腐蚀率及扫描电镜等技术对材料腐蚀行为进行研究。研究发现,陶瓷材料耐氟化物熔盐腐蚀能力可根据其与F2(g)反应的△G来判断,其中△G值越大,材料耐腐蚀性能强。陶瓷材料耐熔盐腐蚀性依次为MoCVCNbNWB,其腐蚀机理主要是陶瓷与分解产生的小分子发生氟化反应。MoC腐蚀率最小仅为0.26um,其作为高温氟化物熔盐载体材料有望获得广泛应用。     

储热材料在聚光太阳能热发电中的研究进展

储热系统是聚光太阳能热发电系统中的关键部分,介绍了熔盐、高温混凝土、金属合金等高温储热材料的物理性能及其在聚光太阳能热发电中的应用进展,指出了各种储热材料的优缺点,从储热材料的热物理性能、热稳定性、传热关系式等方面展望了储热材料在聚光太阳能热发电系统的研究.     

太阳能光伏-光热复合发电技术及其商业化应用

由于太阳能自身的间歇性和不稳定性,提高太阳能发电并网的质量成为近年来的研究热点。太阳能光伏-光热（photovoltaic/concentrated solar power,PV-CSP）复合发电技术作为一种新兴技术,相比于单独的太阳能光伏（PV）和太阳能热（CSP）发电技术具有诸多优势,目前已有多种技术形式实现了商业化。介绍了PV、CSP发电技术及PV-CSP复合发电技术,通过一些典型商业化PV-CSP复合电站的建设及运行情况,分析了当今商业化PV-CSP复合电站的应用现状,并综述了近年来对PV-CSP复合发电系统的技术和经济性研究情况。     

太阳能光热利用主要技术及应用评述

评述了太阳能光热利用的两种主要技术,即光热转换和光热发电。阐明了其基本工作原理、装备和实际应用。重点介绍了具有现实意义的太阳能光热转换和光热发电系统及其应用,指出了其优缺点,并展望了相关技术的发展趋势。     

塔式光热发电熔盐储换热及汽轮机热力系统研究

该文在对塔式光热发电站及熔盐储换热系统进行理论分析的基础上提出了一种新的熔盐储换热方式,并对其进行了理论分析和仿真计算。仿真计算结果表明：熔盐储热量较小时,可以通过增大换热面积或在熔盐中加入导热介质（金属）提高换热能力;当循环流量不变时,由传热面积增加、换热管数增多所引起的管道总热量增加程度远大于传热面积减少所引起的热量增加程度,可为光热发电工程项目优化设计提供参考依据。     

槽式太阳能集热实验装置设计

介绍太阳能光热发电技术系统中槽式太阳能光热发电原理,教学用槽式太阳能集热系统结构设计、测试方法。     

盐雾试验腐蚀性能比对方法及研究

简要介绍了材料腐蚀产生及材料盐雾腐蚀的原因.鉴于,盐雾腐蚀是工业中常用的加速腐蚀方法;为了评价盐雾试验结果的准确性、一致性,有必要对盐雾腐蚀性能做出统一比对方法.本文,主要介绍了三种方法,分别是质量损耗法,腐蚀动力学规律法,及目视法;并且,给出了三种方法的使用范围及特点.     

碟式斯特林太阳能热发电系统聚热器调焦方法

当今世界经济高速发展,带来的必然是能源的大量消耗。而在能源变化形势日趋严峻的背景下,太阳能作为一种清洁环保、储量无穷的自然能源,得到了人们的广泛关注。太阳能利用主要包括光伏及光热两大范畴,而碟式斯特林太阳能热发电技术,由于其转换效率高、排放低、布置灵活等优势,在是整个光热发电领域中倍受青睐。本文从实际工程应用的角度出发,详细阐述了当前碟式斯特林太阳能热发电系统的多种调焦方法,并对其进行综合比较,分析每一种调焦方法的优缺点及适应场合,为后期碟式热发电技术的发展及大型碟式光热电站的安装调试提供参考。     

界面太阳能蒸发的应用研究进展

随着经济社会的高速发展,水资源短缺、环境污染、能源危机等是当前世界各国面临的难题。利用丰富的太阳能从海水、污水中蒸馏分离获得纯净水,是一种绿色、可持续的解决方案。然而,传统的太阳能蒸馏提纯原理是加热整体待分离液体,光热转换效率只能达到30%～45%,并且需要昂贵的设备和频繁的维护,这些因素极大地限制了太阳能在水净化领域中的实际应用。近年来出现的界面太阳能蒸发技术通过高效的光热转换材料将吸收的太阳能局限在蒸发层表面,大幅提高了光热转换效率,是一种高效、低成本、环保的水净化技术,在海水淡化、蒸馏分离、发电等领域具有广阔的应用前景,被认为是未来解决水资源危机的一种潜在策略。 本文介绍了界面太阳能蒸发技术中的光热转换机理,简述了光热转换材料、蒸发器结构设计和热能工程管理在太阳能蒸发技术中取得的进展,概述了界面太阳能蒸发技术的应用研究现状,包括海水淡化、污水处理、太阳能蒸馏-发电联产、灭菌以及其他能源转换应用等,总结了当前该技术在实际应用中遇到的瓶颈问题,并展望了界面太阳能蒸发技术的发展趋势。界面太阳能蒸发技术对解决水资源短缺和能源危机具有重要的意义。     

高温介质的流量测量 超声波流量计在太阳能光热电站中的应用

太阳能光热电厂常常使用高温熔盐或导热油作为储能介质,对于这些介质的流量测量,不仅需要流量计具有耐高温的性能,并且由于工况苛刻,需要维护量很低的流量计。管道式超声波流量计在此类测量要求下,是不错的解决方案。     

基于矿物特性的太阳能储热材料研究进展

相变材料因其优越潜热被广泛应用于太阳能光热技术中,绝大多数有机相变材料的导热系数非常低,大多介于0.1～0.4 W·m-1·K-1之间。此外,相变材料流动性大,因此需采用导热性能好、具有稳定结构的基体支撑有机相变材料,改善其应用性能。一些天然矿物具有适当的比热与导热系数、多孔道的微结构以及天然的热稳定性与化学兼容性等矿物特性,被用于支撑相变材料制备太阳能储热材料。探讨了矿物的结构特性与性能优势,总结了石墨、珍珠岩、蛭石、硅藻土、埃洛石以及石膏等矿物基太阳能储热材料的制备研究。在此基础上介绍了矿物基太阳能储热材料在太阳能建筑节能、太阳能热水器、太阳能热发电等太阳能光热领域中的应用,并展望了矿物基太阳能储热材料的发展趋势和应用前景。     

中碳高强度钢腐蚀疲劳研究

文中研究了35CrMo 及40CrNiMo 钢淬火不同温度回火时,在3.5%NaCl 盐雾介质中的腐蚀疲劳行为以及35CrMo 钢在3.5%NaCl 水溶液,0.1NHCl+3.5%NaCl 水溶液和空气中的腐蚀疲劳行为。结果表明,40CrNiMo 钢随回火温度升高,盐雾介质中腐蚀疲劳抗力增加,裂纹止裂倾向也增大。5.5Hz 时随介质的 pH 值降低,裂纹扩展加速。电镜断口观察表明,盐水介质腐蚀疲劳是以氢脆机制为主,盐雾介质疲劳是以阳极溶解机制为主。     

用于水处理的光热转换碳材料的制备及应用进展

太阳能光热蒸发是实现水体处理的一种高效绿色技术,近年来受到了研究者们的密切关注。碳材料因具有宽光谱吸收能力和良好的光热性能,被认为是理想的太阳能光热转换材料。首先概述了光热转换碳材料及其光热转换原理,简要阐述了基于碳材料的太阳能蒸发系统的结构设计;重点介绍了应用于水处理领域的碳材料的制备方法;总结了光热转换碳材料在海水淡化、废水处理的应用现状;对水处理用光热转换碳材料的未来研究方向及发展进行了展望。可为光热转换碳材料在水处理领域应用的研究和发展提供一定的策略支撑。