太阳能热发电用熔盐优化及熔盐中材料的腐蚀行为研究

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1、学校代码：10406分类号：TK513学号：120080501008南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）太阳能热发电用熔盐优化及熔盐中材料的腐蚀行为研究硕士研究生：翟伟导师：刘光明教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学PerformanceOptimizationofSolarThermalPowerMoltenSaltandCorrosionBehaviorofSeveralMaterialsinMoltenSaltADissert

2、ationSubmittedfortheDegreeofMasterOnmaterialphysicalandchemistrybyZhaiWeiUndertheSupervisionofOnmaterialphysicsandchemistryProf.LiuGuangmingSchoolofMaterialScienceandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要太阳能具有储量大、分布广泛、无污染等优点；

3、在可再生能源利用中，太阳能热发电被成为是最有前途的发电方式。其中传热蓄热技术是太阳能热发电的关键技术之一。目前使用较多且较成熟的传热蓄热材料为硝酸熔盐体系，但SolarTwo熔盐体系的缺点是熔点较高、导热率低；同样Hitec盐体系存在NaNO2容易分解而导致熔盐劣化，热稳定性变差的问题。因此，研究出具有熔点低、熔化热大、比热容高、粘度小、热稳定性好的高温熔盐，对太阳能热发电具有重要意义。本文在SolarTwo、Hitec熔盐体系基础上通过调整其组分比例与添加添加剂进行改性研究。利用综合热分析仪(DTA)测试制备熔盐的熔点、

4、熔化热(或者相变潜热)，筛选出改性效果较好的添加剂及添加量。以改性效果好的添加剂为正交实验因素，利用正交试验对SolarTwo、Hitec熔盐体系改性研究，综合分析各个因素对熔盐的熔点、熔化热的影响，在SolarTwo、Hitec熔盐各筛选出了一个热力学性能最优的改性熔盐配方。SolarTwo熔盐体系最优热力学性能的熔盐配方为90%SolarTwo+9%NaNO3+1%additive-C(简称最优SolarTwo熔盐)，其熔点为213.7℃、熔化热为106.11J/g。Hitec熔盐体系最优热力学性能的熔盐配方为85%H

5、itec+10%NaNO3+2%NaNO2+1%additive-A+2%additive-C(简称最优Hitec熔盐)，其熔点为121.7℃，熔化热为68.11J/g。采用DTA热分析方法、阿基米德法、激光闪射法、旋转柱法测量了两种改性熔盐的比热容、密度、导热系数、粘度等热物性参数，并研究了熔盐蓄/放热性能和热稳定性。两种熔盐的密度与温度呈线性关系。最优Hitec熔盐和最优SolarTwo熔盐的粘度均约在1.8Cp，具有良好的流动性能；最优SolarTwo熔盐-1-1-1-1和最优Hitec熔盐的导热系数分别为0.556

6、/W·m·K、0.405/W·m·K。两种熔盐蓄/放热循环10个周期后，其凝固和熔化温度几乎保持不变，热循环性能良好；在高温环境下熔盐质量损失较小，热稳定较好。最后，在静态环境下，获得了304、316L、321H、P91、12CrMoVG五种金属材料在500℃下两种优化熔盐中的腐蚀动力学曲线并评价其耐蚀性。316L、304、321H耐蚀性较好，P91次之、12CrMoVG的耐蚀性较差。由SEM/EDS分析可知，它们的腐蚀产物主要Fe氧化物或者Fe、Cr氧化物。关键词：传热蓄热，最优SolarTwo、Hitec熔盐，熔盐热物

7、性能，不锈钢腐蚀性I南昌航空大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAdvantageofsolarenergyisthatlargereserves,widelydistributed,non-pollutingetc.Inrenewableenergy,thesolarthermalpowergenerationisbecomingthemostpromisingwaytoproduceelectricity.Heatstoragetechnologyisoneofthekeysolarthermalpower

8、generation.Nitratemoltensaltiscurrentlyusingmorematureheataccumulatingmaterialsalt.ButdisadvantagesofSolarTwomoltensaltsystemisahighmeltingpoint,lowther