發(fā)布時間：2021-09-11 18:40

　　氯化物熔鹽具有儲量大、價格低廉、可操作溫度范圍寬和傳熱性能良好等優(yōu)點,被廣泛應用于電化學冶金、聚光太陽能發(fā)電和熱解生物質(zhì)等領域。在這些被廣泛應用的氯化物熔鹽中,ZnCl₂、NaCl和KCl熔鹽占有重要地位。尤其是在熔鹽聚光太陽能發(fā)電領域,ZnCl₂-NaCl-KCl三元熔鹽是最重要的傳熱、儲熱候選鹽之一。然而這三種氯化物熔鹽也有著明顯的缺點,它們對金屬Ni、Cr和Fe以及含有這些元素的金屬結(jié)構(gòu)材料的強腐蝕性問題嚴重阻礙了其應用的發(fā)展。所以,研究金屬Ni、Cr和Fe在ZnCl₂、NaCl和KCl熔鹽中的腐蝕行為及機理,對于理解熔鹽電化學冶金過程中產(chǎn)物向熔鹽中擴散的行為和提高金屬結(jié)構(gòu)材料在氯化物熔鹽應用中的服役性能,進而促進氯化物熔鹽的應用發(fā)展具有重要意義。此外,又因為強共價性的ZnCl₂和弱共價性的NaCl-KCl性質(zhì)差異較大,所以本論文分別對金屬Ni、Cr和Fe在ZnCl₂及NaCl-KCl兩種氯化物熔鹽體系中的腐蝕行為及機理進行了研究。結(jié)果表明:1.金屬Ni、Cr和Fe在Zn... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

在LiCl-KCl熔鹽中電沉積Li的工作電極（Mo）照片

第1章緒論5圖1.1在LiCl-KCl熔鹽中電沉積Li的工作電極（Mo）照片。（a）電沉積前，（b）沉積一層Li，但未產(chǎn)生“金屬霧”，（c）產(chǎn)生“金屬霧”。[48]Figure1.1PhotoimagesofMoworkingelectrodeobservedduringLielectrodepositioninaLiCl-KClmoltensalt.a)Beforeelectrolysis,b)Lidepositionbeforemetalfoggeneration,c)duringmetalfoggeneration.[48]2.聚光太陽能應用中熔鹽對金屬材料的腐蝕圖1.2展示了目前聚光太陽能發(fā)電的三種備選方案。[14]可以看到，每種方案都存在重大的技術、經(jīng)濟或者可靠性風險。其中的第一種方案，使用熔鹽作為聚光太陽能發(fā)電的傳熱和儲熱介質(zhì)時，高溫熔鹽對金屬結(jié)構(gòu)材料的腐蝕是一項非常嚴峻的挑戰(zhàn)。圖1.2聚光太陽能發(fā)電的三種方案。[14]Figure1.2Threepathwaysforconcentratingsolarpower.[14]目前熔鹽聚光太陽能發(fā)電應用中被提議使用的候選熔鹽有硝酸鹽、碳酸鹽和

625,Inconel718和Haynes230等鎳基合金在850°C的KCl-MgCl2熔鹽中都會受到較為嚴重的腐蝕。[53]NaCl-KCl-ZnCl2熔鹽系統(tǒng)是熔鹽聚光太陽能發(fā)電最重要的候選氯化物熔鹽候選之一，到目前為止也已經(jīng)有大量的研究表明鎳基合金結(jié)構(gòu)材料在該體系熔鹽中會遭受到嚴重的腐蝕。比如Vignarooban等科學家研究了HastelloyN,C276,C22三種鎳基合金在250-500°C的NaCl-KCl-ZnCl2熔鹽中的腐蝕問題。[52]250°C時，HastelloyC-276合金被NaCl-KCl-ZnCl2（摩爾比，13.4:33.7:52.9）腐蝕的速率約為10μm/年，而500°C時達到了40μm/年。圖1.3展示了250和500°C時，HastelloysC-276，C-22和N合金在NaCl-KCl-ZnCl2熔鹽中腐蝕速率的3維柱狀圖。在這三種合金中，HastelloyN合金受到的腐蝕速率最大，高于150μm/年。需要指出的是在該熔鹽體系中，ZnCl2和NaCl、KCl的性質(zhì)和作用有明顯的差異，ZnCl2的共價性很強，主要作用是降低熔鹽系統(tǒng)的熔點，NaCl和KCl的共價性要弱得多，可以提高熔鹽系統(tǒng)的傳熱能力。圖1.3三種鎳基合金在NaCl-KCl-ZnCl2熔鹽中腐蝕速率的3維柱狀圖。（a）250°C，（b）500°C。[52]Figure1.33DhistogramsofcorrosionratesforthreeHastelloysalloysinmoltenNaCl-KCl-ZnCl2at250(a)and500°C(b).[52]

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于熔鹽堆環(huán)境的核石墨熔鹽浸滲特性及力學性能研究[D]. 唐輝.中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所) 2018

碩士論文
[1]核石墨的熔鹽浸滲特性及其力學加載下同步輻射原位XRD研究[D]. 王佳敏.山東大學 2019



本文編號：3393514