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提高混合熔融盐潜热的探索性实验研究

熊涛  
【摘要】:能源是现代社会和经济发展的基础,也是维持经济繁荣稳定的重要因素。为实现“碳达峰”我国大力发展可再生能源,而实现可再生能源大规模应用的关键技术之一就是储能技术。熔融盐因其优良特性被广泛作为中高温的储能蓄热介质,而熔融盐的潜热蓄热具有很大的应用前景。为提高潜热蓄热能力,本文尝试对提高混合熔融盐潜热值的实验研究。从潜热值和经济性考虑,尝试盐与碱混合制备混合熔融盐。通过马弗炉熔融法制备四种阳离子相同的NaCl-Na NO_3、NaCl-NaOH、NaF-NaOH二元混合熔融盐和NaF-NaOH-NaCl三元混合熔融盐,以及通过微波法制备添加10nm和30-50nm Al_2O_3纳米颗粒的熔融盐纳米复合材料。进行同步热分析测量其熔点、初晶点和潜热值。三种阳离子相同的二元混合熔融盐中,只有NaCl-Na NO_3二元混合熔融盐达到共晶,NaCl-NaOH和NaF-NaOH二元混合熔融盐未达到共晶。NaCl-NaOH(质量比为1:9)二元混合熔融盐具有最大潜热值为301.2J/g,起始熔化温度为204.0℃,终止熔化温度为331.9℃,初晶点为303.9℃。同时三种二元混合熔融盐的潜热值变化趋势一致,潜热值均随着高潜热的组分(NaCl、NaF)质量比的增加而减小。高潜热的NaF组分与碱混合后潜热值反而要小于NaCl的混合,说明高潜热单元组分不一定提高混合熔融盐的潜热值。在熔融盐纳米复合材料中,不同质量分数不同粒径下的起始熔化温度一致,终止熔化温度和初晶点相差不大。添加10nm Al_2O_3纳米颗粒四组熔融盐纳米复合材料潜热值与基盐相比分别减少了47.1%、58.7%、38.9%、48.8%。添加30-50nm Al_2O_3纳米颗粒四组熔融盐纳米复合材料潜热值与基盐相比分别减少了40.1%、48.4%、21.7%、29.6%。均对潜热值有很大程度的下降,同粒径相比下两者均为添加1.5%时潜热值减小最小,对基盐的熔点和初晶点改变很小。Al_2O_3纳米颗粒对基盐微观结构稳定性影响复杂,同时,小粒径的对基盐影响要大一些。在NaF-NaOH-NaCl三元混合熔融盐中,NaF-NaOH-NaCl三元混合熔融盐最大潜热值为264.58J/g(质量比为1:6:3),与NaCl:NaOH=1:9的潜热值相比减少了12.2%。三元盐碱混合微观层面相互作用影响更加复杂,单纯的高潜热组分进行混合不一定制备出具有高潜热的混合熔融盐。


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