三元体系NaNO3-KNO3-Ca(NO3)2相图预测及其热力学研究

采用Toop模型预测NaNO_3-KNO_3-Ca(NO_3)_2三元体系的相图,得到三元共晶点为395.2 K,摩尔分数分别为:0.122(NaNO_3)、0.548(KNO_3)、0.330(Ca(NO_3)_2)。采用DSC实验对预测的三元共晶点材料的熔点进行测试,实验值为400.1K,与预测值吻合很好。将预测的三元共晶点的组成与熔点与文献报道的共晶点数据进行对比分析。对预测的三元共晶点材料进行热重TG等热稳定性测试,发现热稳定温度为773.0K,表明预测的三元共晶点材料在400.1~773.0K之间可以保持稳定的液态。     

多元混合熔融盐的制备及其性能研究

采用静态高温混合熔融法制备以硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠为三元基元和添加剂构成多元混合熔盐.通过热稳定性、放热实验以及X-射线衍射(XRD)相分析和DSC热分析等表征技术,确定在三元熔盐中加入5%添加剂additive A时,多元混合熔盐比三元熔盐的高温热稳定性好.在不提高熔盐固体析出温度的前提下,可以使其最佳操作温度由原来400～500℃提高到约550℃.从多元混合熔盐中NO_2~-含量变化和相变潜热损失方面可以发现添加剂adttive A的加入可以降低多元熔盐劣化程度,提高混合熔盐的蓄热效率.     

二元混合硝酸盐相图的预测及热物性实验研究

采用实验法对2个二元系NaNO_3-Ca(NO_3)_2、KNO_3-Ca(NO_3)_2系的相图进行预测,得到2个二元系混合硝酸盐的共晶点。并对该共晶点组成材料进行DSC测试、TG测试和成本分析,研究结果表明作为高温蓄热传热材料KNO_3-Ca(NO_3)_2共晶点熔盐比NaNO_3-Ca(NO_3)_2共晶点熔盐更具有显著优势,有可能作为高温热载体应用于太阳能热电厂及核电发电厂。     

新型低熔点混合熔盐的开发和热物性测定

以二元混合硝酸盐Solar Salt质量分数为(60%Na NO3+40%KNO3)为基础,通过改变质量比例和添加新型添加剂,得到一系列四元低熔点混合熔盐,并通过实验测量得到该混合熔盐的熔点、初晶点、分解温度、潜热、比热容等物性参数。结果表明:优选熔盐样品熔点均低于150℃,分解温度均在650℃以上。相比Solar Salt(220℃,600℃)有一定的优化和提高。另外,熔盐自身物性特点和仪器的选择会对热稳定性的实验测定结果造成一定影响。     

五元氯化物熔盐的制备及其传蓄热性能

在四元低共熔盐NaCl-KCl-MgCl_2-CaCl_2基础上制备出含Li五元氯化物熔盐材料,采用差示扫描量热法(DSC)确定含Li五元氯化物熔盐低共熔点和组成,测定其热物性、热稳定性,研究该熔盐对铁基AISI 316L、310S、321不锈钢和镍基Inconel 625合金的腐蚀性。结果显示,该熔盐熔点为356.5℃,相变潜热为150.9 J/g;熔盐液体在650℃的比热为1.208J/(g·K)、密度为1.699g/cm~3、黏度为2.56cp、热扩散系数为0.0104mm~2/s、导热系数为0.0213 W/(m·K);封闭容器中,五元熔盐高温稳定性较好;在低氧分压下,对上述几种合金的腐蚀性按310S、321、316L、Inconel 625顺序依次减小。     

低熔点混合熔融盐腐蚀性研究

该文作者所在课题组在Solar Salt的基础上成功研制出一种低熔点(85.4℃)、高分解温度(612℃)的四元混合熔融盐(Ca(NO3)2、KNO3、Na NO3、Li NO3的质量比为2∶6∶1∶2)。但该熔融盐与金属材料的相容性未知,为弄清所研制四元混合硝酸盐与金属材料的相容性规律,采用失重法分别测量5种不同材料(不锈钢201、304、321、316L及碳钢)在不同温度混合硝酸盐中的腐蚀速率。结果发现,混合硝酸盐对不锈钢316L腐蚀性最小,300℃和600℃时腐蚀速率分别为0.003 mm/a和0.20 mm/a,而对碳钢的腐蚀性最大。在此基础上,基于X射线衍射谱图对试验件表面腐蚀成分进行分析,探讨熔盐腐蚀机理,为熔盐在太阳能热发电中的实际应用提供依据。     

LNK碳酸熔盐热物性能研究

简述了碳酸熔盐在热化学催化反应、清洁燃烧、燃料电池、太阳能制氢中的应用研究,指出碳酸熔盐能够满足太阳能高温传热蓄热的要求。采用热分析技术TG-DSC、重量法、阿基米德法、回转振荡法等对(Li-Na-K)_2CO_3熔盐(LNK碳酸熔盐)的熔点、比热、相变潜热、密度、黏度和热稳定性等性质进行了表征。实验结果表明:LNK碳酸熔盐具有熔点低(404.89℃)、比热容(500℃,2.70kJ/(kg·K))和相变潜热(159.7kJ/kg)高、密度大(2g/cm~3)、黏度小(4C_p)以及在800℃下热稳定性好的特点,是一种比较理想的高温热载体。     

新型相同钠离子混合熔盐相图预测及物性测量

为了提高第三代聚光式太阳能热发电技术的效率,降低系统的运行成本,需要开发出具有更高使用温度的新型高温储热/蓄热材料.本文基于相同阳离子的原则,选取3种相同钠离子熔盐NaNO3、NaCl、Na2CO3作为基盐,借助相图原理指导混合熔盐的配制,通过FactSage软件对NaNO3-NaCl-Na2CO3三元体系进行相图热力学计算,利用差示扫描量热仪对预测最低共熔点附近多组共晶盐进行热物性分析.结果发现,当三元体系熔盐NaNO3:NaCl:Na2CO3物质的量比例为0.92:0.064:0.016时熔点最低,测得最低共熔点为279.9℃,相变潜热值为194.1 J/g,与相图预测结果(291℃)基本一致,验证了相图计算的准确性.对该体系其他热物性进行测量,得到其分解温度为595℃(质量损失率为3％),比热容为1.60 J/(g·K)(500℃),平均比热容为1.62 J/(g·K),相比于Solar Salt和Hitec平均比热容分别增加了0.12 J/(g·K)和0.28 J/(g·K).该新型三元体系熔盐具有潜热、比热容大和使用温度范围较宽的优点,在制备复合材料潜热储热方面有很大潜力,为开发新型太阳能热发电储热/蓄热材料提供了借鉴,也为借助相图理论指导混合熔盐的开发提供了参考.     

三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的制备及热物性研究

为提高硝酸盐相变材料导热性能和研究三元硝酸盐的共晶特性,采用饱和溶液法配制了不同质量配比的KNO3、LiNO3和Ca(NO3):·4H2O样品,测试了其熔点和相变潜热,并采用直接浸泡法制备了KNO3-LiNO3-Ca(NO3)2/陶瓷基相变材料,测试其相变温度、相变潜热及导热系数等热物性参数.实验筛选出相变温度较高,潜...     

太阳能高温蓄热熔融盐优选的实验研究

为满足聚光太阳能热发电和高温太阳能热化学中对高温的要求,选择了应用在太阳能传热蓄热系统中的具有使用范围广,性质稳定的氯化钠、氯化镁和氯化钾的混合盐,配置了36种不同配比的混合氯化熔盐,采用差示扫描量热仪(DSC)测定了不同配比熔盐的熔点,结果表明:36种混合熔盐的熔点集中在36种混合盐的熔点都分布在400℃和460℃附近;在此基础上测定了熔点在400℃附近的11种不同配比熔盐的比热,并进行了蓄热成本分析,结果表明,当氯化镁、氯化钠和氯化钾的质量比为2:7:1时,蓄热成本最低,是最佳的传热蓄热介质.最后采用最小二乘法得到了这种混合盐在熔融状态下比热与温度的回规方程.