四元混合硝酸盐及氯盐的优选与腐蚀性研究

摘要

随着化石能源的日益枯竭和人们对环境保护的意识的增强，清洁能源的呼声越来越高，而在已知的清洁能源中，太阳能拥有得天独厚的优势。而太阳能热发电是最有前途的发电方式之一，目前已经引起了世界的广泛关注。蓄热传热技术是制约太阳能热发电的重要因素，而熔融盐则是一个很有前途的工质，已经得到试验和大规模使用，但是依然存在很多问题，需要进一步的探索与解决。
　　 本文采用均匀配方表，制备出12种比例的四元硝酸盐与四元氯盐，通过TG-DSC的测试手段，检验其熔点、比热、潜热等热物性参数，同时对比各个成分的实际应用价格，发现当硝酸钠∶硝酸钾∶硝酸锂∶亚硝酸钠样品的质量比例为0.23∶0.407∶0.106∶0.257时，四元混合硝酸盐体系的成本最低，且其熔点低至92℃，沸点达到559.3℃;而当氯化钠∶氯化钾∶氯化锂∶无水氯化镁的质量比为0.112∶0.653∶0.186∶0.049的时候，四元混合氯盐的综合性能达到最优，其熔点低至348.5℃，使用温度上限也高达800℃，溶化潜热也有71.03J/g，都初步达到实验预期。这两种不同比例的盐，都比相同阴离子的二元、三元盐的熔点都低，而使用温度上限却没有降低，因而获得了更加大的使用温度空间。
　　 对优选出来的盐，本文利用盐在高温下，每日质量损失量的方式，检验混合盐的物理稳定性，同时让盐在不同的高温下循环使用，并取出样品，进行XRD检验，对比其与初始配方盐的XRD图谱，从而检查其化学稳定性，最后发现四元硝酸盐与四元氯盐在自己的使用范围内都具有很好的化学稳定性，但是四元硝酸盐在500℃下使用时，会出现一定的蒸汽压，而四元氯盐在800℃时候也会出现蒸汽压。
　　 验证盐的热物性后，本实验系统的对其腐蚀性进行一定的研究，通过对比Q235B、304在不同温度下的腐蚀速率来确定四元硝酸盐的腐蚀性大小，而依据304、316L的腐蚀速率来证实四元氯盐的腐蚀性，同时选取两种不同的实验方案，对其腐蚀性大小进行了对比性实验，验证了盐所处环境不同，其腐蚀性也会更随改变，但是，总体来说四元氯盐的腐蚀性依然远远强于四元硝酸盐。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 太阳能热发电储热蓄热工质研究现状

1．3 熔融盐的简介与研究现状

1．3．1 熔融盐的种类

1．3．2 熔盐的特性

1．3．3 熔融盐的结构

1．3．4 熔融盐传热蓄热的研究现状

1．4 课题意义与主要研究内容

1．4．1 课题意义

1．4．2 研究内容

第二章 实验内容

2．1 主要仪器设备

2．2 实验材料与试样准备

2．2．1 工作介质的选择

2．2．2 基材的选择

2．3 实验步骤和处理工序

2．3．1 实验工艺流程

2．3．2 实验前处理工序

2．3．3 后处理工序

2．4 分析测试方法

2．4．1 金相显微组织分析

2．4．2 XRD分析

2．4．3 TG热重分析

2．4．4 DSC差示扫描量热法

2．5 本章小结

第三章 四元硝酸盐的优选及腐蚀性研究

3．1 四元硝酸盐的配制

3．2 熔融盐的优选与热稳定性测试

3．3 实验结果分析

3．3．1 四元盐的优选结果

3．3．2 3#的热稳定性

3．3．3 3#的腐蚀性表面形貌观察

3．3．4 3#的腐蚀动力曲线分析

3．4 本章结论

第四章 四元氯盐的制备及其腐蚀性研究

4．1 四元混合氯盐的制备

4．2 氯盐的优选方案

4．3 氯盐的优选分析

4．4 氯盐的稳定性分析

4．4．1 氯盐的物理稳定性测试

4．4．2 氯盐的化学稳定性测试

4．5 氯盐的腐蚀性实验

4．5．1 304、316L的表面腐蚀形貌分析

4．5．2 304、316L的腐蚀动力曲线

4．6 本章结论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢