最新研究 | 聚光太阳能电站中氯盐作为传热流体的研究进展
2023.01.31 来自：
日前，题目为《聚光太阳能电站中氯盐作为传热流体的研究进展》的研究论文网络首发，该研究基于目前氯盐的研究现状，探讨了氯盐的基础研究和当前的发展策略，主要包括氯盐的热性能、腐蚀机理和缓解腐蚀的策略。
该项研究三个创新点如下：1、三元氯盐体系具有良好的热物理性质和高温稳定性；2、在熔融盐环境下，杂质，温度和活度梯度是造成金属腐蚀的主要原因；3、在高温熔盐中，抑制金属结构材料腐蚀的主要手段为氯盐提纯和加入缓蚀剂。
图1：熔融硝酸盐作为TES/HTF系统的商业塔式CSP机组
研究指出，太阳能是地球表面最丰富的清洁可再生能源，太阳能利用是全球可再生能源发展战略最重要的组成部分，将聚光太阳能发电(CSP)与热能储存(TES)耦合产生可调度的清洁电力是实现能源低碳转型的重要途径之一。太阳能光热电站的能量转换效率和功率成本是上述技术的制约因素。而以熔融盐为代表，开发具有更高工作温度(> 565ºC)的热能储存(TES)/传热流体(HTFs)系统是提升太阳能光热发电效率的重要技术途径。
目前采用直接熔融硝酸盐TES/HTF系统(60%NANO3-40%KNO3）的商业塔式CSP电站中的聚光塔装置的可调性和效率严重依赖于所使用的高温储能介质和换热流体(HTF)。硝酸盐的允许工作温度仅为565℃，发电净热电转换效率为35%左右。
一般而言，提高任何热力循环效率的关键在于提高系统的运行温度。为进一步提高聚光太阳能发电效率，能源部对TES/HTF系统的传热流体温度提出了新的目标（要求工作温度在700℃）。氯化物盐、氟化物盐或碳酸盐有望取代目前的商业硝酸盐来实现这一目标。研究总结了氟盐、氯盐和碳酸盐的熔化温度和最高工作温度（如表1）。
表1：氟盐、氯盐和碳酸盐的热性能
然而，高温下的氯盐是一把双刃剑：氯盐可以在较宽的温度范围内工作，但相应地加剧了金属基体的腐蚀。在工作过程中，氯化物盐的高温以及内部机理问题（如副反应等）可能引发诸多安全问题。
该研究选用氯盐来作为聚光太阳能电站传热流体进行综合阐述，包括氯盐的组成、工作温度和储能密度。另外，研究还重点从氯盐的角度介绍了腐蚀的最新研究进展。最后，基于存在的安全问题，对现有的缓蚀技术也进行了介绍。
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