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本文選(xuan)自中國工程(cheng)院(yuan)院(yuan)刊《Engineering》2021年第3期

作者：丁文進，Thomas Bauer

來源：Progress in Research and Development of Molten Chloride Salt Technology for Next Generation Concentrated Solar Power Plants[J].Engineering,2021,7(3):334-347.

編者按

結(jie)合(he)熱(re)能(neng)儲存(cun)的(de)(de)太(tai)陽能(neng)光熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)術是未來可(ke)再(zai)生能(neng)源系統(tong)中最(zui)具(ju)(ju)應用前景的(de)(de)發(fa)電(dian)技(ji)術之一，可(ke)以高效(xiao)利用資源豐富但具(ju)(ju)間歇性(xing)的(de)(de)太(tai)陽能(neng)，為人(ren)們提(ti)供(gong)穩定可(ke)調度且低成本(ben)的(de)(de)電(dian)力。為進一步(bu)降低現有商(shang)業光熱(re)電(dian)站(zhan)的(de)(de)平準化發(fa)電(dian)成本(ben)，研(yan)究(jiu)人(ren)員正在積極開展具(ju)(ju)有更高運行(xing)溫度和(he)發(fa)電(dian)效(xiao)率的(de)(de)新一代太(tai)陽能(neng)光熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)術的(de)(de)研(yan)究(jiu)。熔融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)（如MgCl2/NaCl/KCl）因其出色的(de)(de)熱(re)物性(xing)（如黏性(xing)、導(dao)熱(re)性(xing)）、較高的(de)(de)熱(re)穩定性(xing)和(he)較低的(de)(de)材料(liao)成本(ben)，成為下一代熔鹽(yan)(yan)技(ji)術中最(zui)具(ju)(ju)發(fa)展前景的(de)(de)儲熱(re)/導(dao)熱(re)材料(liao)之一，

中國工程院院刊《Engineering》在2021年(nian)第3期刊發(fa)(fa)《下一代太陽能光熱(re)(re)(re)電(dian)站中熔融(rong)氯(lv)鹽技(ji)(ji)術(shu)研(yan)發(fa)(fa)進展(zhan)》，介紹(shao)了下一代太陽能光熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)技(ji)(ji)術(shu)及其(qi)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)的(de)研(yan)發(fa)(fa)進展(zhan)以(yi)及今后的(de)發(fa)(fa)展(zhan)方向。文章重點介紹(shao)了基于熔融(rong)氯(lv)鹽（如MgCl2/NaCl/KCl混(hun)合鹽）的(de)先進儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)，綜述了熔融(rong)氯(lv)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)中混(hun)合氯(lv)鹽的(de)選擇與優化、儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)相關物性的(de)測定，以(yi)及系統中使(shi)用(yong)的(de)結構(gou)材料(liao)（如合金）的(de)熔鹽腐(fu)蝕控制等方面的(de)最新(xin)研(yan)究進展(zhan)。

一、引言

具(ju)有熱(re)能儲存（TES，以(yi)下簡稱(cheng)儲熱(re)）的太陽(yang)(yang)能光熱(re)發電(dian)（concentrated solar power,CSP）技(ji)術是未來可再(zai)生(sheng)能源系統中(zhong)最(zui)具(ju)應(ying)用(yong)前景的發電(dian)技(ji)術之一，其可高效(xiao)利用(yong)資源豐富但具(ju)間(jian)歇性的太陽(yang)(yang)能，為(wei)人(ren)們(men)提(ti)供穩定可調度(du)且低(di)成本的電(dian)力。

根據國際(ji)知名(ming)可再(zai)生能源政策研(yan)究(jiu)機(ji)構REN21（Renewable Energy Policy Network for the 21st Century）的(de)研(yan)究(jiu)報告，2018年全球(qiu)有超過550 MW的(de)新建(jian)CSP電(dian)站開始投入(ru)商業運營(ying)，并(bing)且大多數都配備了熔鹽(yan)儲熱系(xi)統；2008—2018年，全球(qiu)CSP裝機(ji)容量從0.5 GW快速(su)增長到5.5 GW。國際(ji)能源署（International Energy Agency,IEA）下屬的(de)全球(qiu)性組織SolarPACES（Solar Power and Chemical Energy Systems）致力于(yu)推進國際(ji)合作，促(cu)進CSP技術及產業的(de)發(fa)展，其官方網(wang)站統計并(bing)公布了全球(qiu)處于(yu)運行、建(jian)設或開發(fa)中的(de)所有CSP電(dian)站項目（//www.solarpaces.org/csp-technologies/csp-projects-around-the-world/）。

據(ju)統計，2019年運營中(zhong)(zhong)的CSP電(dian)站(zhan)(zhan)（裝(zhuang)機容量約5.8 GW）主要分布在西班牙、美國(guo)(guo)、摩洛哥王國(guo)(guo)和(he)南非(fei)共(gong)和(he)國(guo)(guo)等國(guo)(guo)家和(he)地區(qu)(qu)，而建造中(zhong)(zhong)的CSP電(dian)站(zhan)(zhan)（約2.2 GW）主要分布在中(zhong)(zhong)東和(he)北(bei)非(fei)地區(qu)(qu)（MENA）以(yi)及中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)。此外，歐洲(zhou)、智利(li)共(gong)和(he)國(guo)(guo)、南非(fei)共(gong)和(he)國(guo)(guo)和(he)澳大利(li)亞等國(guo)(guo)家和(he)地區(qu)(qu)還在設計建造裝(zhuang)機容量超(chao)過1.5 GW的CSP電(dian)站(zhan)(zhan)。

如圖1所示，根據(ju)不(bu)同聚(ju)光(guang)(guang)方(fang)式(shi)(shi)，CSP技(ji)術主要分(fen)為菲涅(nie)爾式(shi)(shi)、塔(ta)式(shi)(shi)、蝶式(shi)(shi)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)四類(lei)。其中，菲涅(nie)爾式(shi)(shi)和(he)槽(cao)式(shi)(shi)CSP屬于(yu)(yu)線性(xing)聚(ju)焦系(xi)統(tong)(tong)，而(er)塔(ta)式(shi)(shi)和(he)蝶式(shi)(shi)屬于(yu)(yu)點聚(ju)焦系(xi)統(tong)(tong)。與(yu)線性(xing)聚(ju)焦系(xi)統(tong)(tong)相比(bi)，點聚(ju)焦CSP系(xi)統(tong)(tong)由于(yu)(yu)具(ju)有更(geng)高(gao)的(de)(de)聚(ju)光(guang)(guang)率，因(yin)此可產生更(geng)高(gao)溫度的(de)(de)太陽熱和(he)實現更(geng)高(gao)的(de)(de)熱電轉化(hua)效率以及更(geng)低(di)的(de)(de)電力成本。目前運營中的(de)(de)大(da)(da)多數CSP電站(zhan)(zhan)采(cai)用低(di)建(jian)造和(he)低(di)維護成本的(de)(de)成熟槽(cao)式(shi)(shi)技(ji)術，而(er)大(da)(da)多數在建(jian)的(de)(de)CSP電站(zhan)(zhan)則基于(yu)(yu)更(geng)先(xian)進的(de)(de)塔(ta)式(shi)(shi)技(ji)術。

圖1 CSP技術的主要分類（從左到右）：菲涅爾式、塔式、蝶式和槽式

第一(yi)代(dai)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)，如(ru)美國的(de)(de)槽(cao)式(shi)太陽能發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)1號(hao)系(xi)統(tong)（solar electric generating system I,SEGS-I），沒有集成儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)統(tong)而無法(fa)根據用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)需求產生可(ke)調度(du)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力。為(wei)了提高(gao)(gao)(gao)相對于傳統(tong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)和(he)其他可(ke)再生能源電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)競(jing)爭(zheng)力，第二(er)代(dai)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)整合(he)了低溫(wen)(wen)（儲(chu)(chu)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)293~393℃；如(ru)西班牙(ya)的(de)(de)Andasol 1號(hao)槽(cao)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)）和(he)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)（儲(chu)(chu)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)290~565℃；如(ru)西班牙(ya)的(de)(de)Gemasolar和(he)美國的(de)(de)Crescent Dunes塔(ta)式(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)）熔融(rong)硝酸鹽儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)統(tong)，以實現可(ke)調度(du)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力供應并大(da)大(da)降低電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)平準化發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)成本（LCOE）。與最(zui)高(gao)(gao)(gao)運(yun)行溫(wen)(wen)度(du)大(da)約為(wei)400℃的(de)(de)槽(cao)式(shi)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)相比，最(zui)高(gao)(gao)(gao)運(yun)行溫(wen)(wen)度(du)為(wei)565℃的(de)(de)塔(ta)式(shi)CSP電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)具有更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)動力循環熱(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)轉化效(xiao)率，可(ke)實現更低的(de)(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)成本。

TES技(ji)術(shu)主要分(fen)為(wei)基(ji)(ji)于液體或固體材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)顯熱儲熱技(ji)術(shu)、基(ji)(ji)于相變材(cai)料(liao)(liao)（PCM）的(de)(de)潛熱儲熱技(ji)術(shu)，以及基(ji)(ji)于可逆化學反應材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)熱化學儲熱技(ji)術(shu)。

目前商(shang)業化使(shi)用(yong)的(de)(de)主流熔(rong)融硝酸鹽儲熱技術屬于(yu)(yu)顯熱技術。綜述論文對(dui)已(yi)商(shang)業化應用(yong)或(huo)研發中的(de)(de)用(yong)于(yu)(yu)CSP的(de)(de)各種儲熱技術進(jin)行過全(quan)面和深入的(de)(de)介(jie)紹，限于(yu)(yu)篇幅，本文將不再展開(kai)論述。

圖(tu)2為(wei)目前最(zui)先進(jin)也最(zui)具(ju)代表性的(de)(de)(de)第二代CSP電(dian)(dian)(dian)站，即(ji)配(pei)備熔融(rong)硝酸鹽(yan)(yan)(yan)直接儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)（direct TES system）的(de)(de)(de)商業化塔式電(dian)(dian)(dian)站。此(ci)電(dian)(dian)(dian)站主要由4個部(bu)分組成：定日鏡、吸(xi)收(shou)(shou)塔、熔鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)和動力(li)循環(huan)發電(dian)(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)。在電(dian)(dian)(dian)站運行中(zhong)(zhong)，太陽(yang)光(guang)被(bei)定日鏡反射到(dao)吸(xi)收(shou)(shou)塔頂的(de)(de)(de)接收(shou)(shou)器(qi)(qi)，并通(tong)過接收(shou)(shou)器(qi)(qi)將(jiang)(jiang)光(guang)能(neng)轉化為(wei)熱(re)能(neng)，儲(chu)(chu)存(cun)在流經(jing)吸(xi)收(shou)(shou)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)儲(chu)(chu)熱(re)材料（即(ji)來自冷罐的(de)(de)(de)熔鹽(yan)(yan)(yan)）中(zhong)(zhong)。加熱(re)后的(de)(de)(de)熔鹽(yan)(yan)(yan)被(bei)儲(chu)(chu)存(cun)在高溫(wen)熔鹽(yan)(yan)(yan)罐中(zhong)(zhong)，在有用電(dian)(dian)(dian)需求時，通(tong)過熔鹽(yan)(yan)(yan)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)將(jiang)(jiang)儲(chu)(chu)存(cun)的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)傳(chuan)導至常規(gui)蒸汽朗肯動力(li)循環(huan)中(zhong)(zhong)用于(yu)發電(dian)(dian)(dian)。熔鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)可實現低成本的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)熱(re)存(cun)儲(chu)(chu)，使CSP電(dian)(dian)(dian)站即(ji)使在缺少陽(yang)光(guang)的(de)(de)(de)情(qing)況下也可以穩定供(gong)應(ying)可調度的(de)(de)(de)低成本電(dian)(dian)(dian)力(li)。常見的(de)(de)(de)商業熔鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)材料是一(yi)種由NaNO3/KNO3（質量分數為(wei)60%/40%）混合(he)而成的(de)(de)(de)非共晶熔鹽(yan)(yan)(yan)混合(he)鹽(yan)(yan)(yan)，通(tong)常被(bei)稱(cheng)為(wei)“太陽(yang)鹽(yan)(yan)(yan)”（Solar Salt）。圖(tu)3為(wei)位于(yu)西(xi)班牙的(de)(de)(de)50 MW Andasol 3號(hao)CSP電(dian)(dian)(dian)站中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)雙罐式熔鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)，其(qi)使用了(le)約28 500 t的(de)(de)(de)太陽(yang)鹽(yan)(yan)(yan)，儲(chu)(chu)存(cun)的(de)(de)(de)熱(re)量最(zui)多可供(gong)電(dian)(dian)(dian)站滿負荷發電(dian)(dian)(dian)約7.5 h。

圖2目前技術最先進的第二代熔鹽塔式CSP電站，其直接儲熱系統中熔融硝酸鹽可同時作為TES/導熱流體（HTF）材料使用

圖3西班牙50 MW Andasol 3號CSP電站中的雙罐熔鹽儲熱系統，儲存約28 500 t太陽鹽，儲存熱量最多可供電站滿負荷發電約7.5 h（圖片來源：Andasol 3 CSP電站）

一個(ge)熔鹽儲(chu)熱系(xi)統的最大儲(chu)熱容(rong)量（Q）可通(tong)過(guo)冷(leng)熱罐的溫(wen)度差（?T）以及系(xi)統中熔鹽的總質(zhi)量（m）和其比熱容(rong)（cp）計算得到(dao)：

第(di)二代CSP電站(zhan)中使用的熔融硝酸(suan)鹽(yan)，由(you)于(yu)熱(re)分解問題，其最高工(gong)作溫(wen)度受限在約565℃，這限制了儲(chu)熱(re)溫(wen)度差?T與(yu)儲(chu)熱(re)系(xi)統的儲(chu)熱(re)容量(liang)Q。一(yi)些綜述(shu)論(lun)文，如介(jie)紹了熔融硝酸(suan)鹽(yan)儲(chu)熱(re)技術(shu)研發的最新進展，限于(yu)篇(pian)幅，本文將不展開論(lun)述(shu)。

2017年(nian)，美國(guo)國(guo)家可再生(sheng)能源實驗(yan)室（National Renewable Energy Laboratory,NREL）聯合其他(ta)美國(guo)科研(yan)(yan)機構提出了(le)具有更高(gao)運行(xing)溫(wen)度（>700℃）和(he)(he)發電(dian)效率(lv)的(de)(de)(de)(de)下(xia)一代(dai)CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)（即第三代(dai)CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，Gen3 CSP）的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)發和(he)(he)示范路線圖。從(cong)2012年(nian)開始(shi)，澳大(da)(da)利亞可再生(sheng)能源署（Australian Renewable Energy Agency,ARENA）在“澳大(da)(da)利亞光熱(re)(re)(re)(re)研(yan)(yan)究計(ji)劃”（Australian Solar Thermal Research Initiative,ASTRI）的(de)(de)(de)(de)框(kuang)架內(nei)資(zi)助了(le)先進CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)發。本(ben)文的(de)(de)(de)(de)第2節將介紹全球關于(yu)下(xia)一代(dai)CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)主要研(yan)(yan)究計(ji)劃和(he)(he)項目(mu)(mu)(mu)。在這(zhe)些(xie)(xie)研(yan)(yan)究計(ji)劃和(he)(he)項目(mu)(mu)(mu)中，科研(yan)(yan)人員(yuan)為(wei)下(xia)一代(dai)CSP和(he)(he)儲熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)發付出了(le)巨大(da)(da)努(nu)力(li)并已(yi)取得了(le)可喜的(de)(de)(de)(de)進展(zhan)。與目(mu)(mu)(mu)前(qian)(qian)商(shang)(shang)業化的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)融硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)比，下(xia)一代(dai)儲熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)應該具有更高(gao)的(de)(de)(de)(de)運行(xing)溫(wen)度和(he)(he)更低的(de)(de)(de)(de)資(zi)本(ben)支出（capital expenditure,CAPEX），目(mu)(mu)(mu)前(qian)(qian)研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)主要技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)包括基于(yu)更高(gao)熱(re)(re)(re)(re)穩(wen)定(ding)性無機鹽(yan)(yan)(yan)（如基于(yu)氯鹽(yan)(yan)(yan)和(he)(he)碳酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)）的(de)(de)(de)(de)下(xia)一代(dai)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、基于(yu)無機鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)變材料(liao)（PCM）儲熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)固體顆粒(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)（如使用燒結的(de)(de)(de)(de)鋁土礦顆粒(li)(li)）。在這(zhe)些(xie)(xie)儲熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)中，下(xia)一代(dai)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)是人們最熟悉的(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，也被認為(wei)是下(xia)一代(dai)CSP電(dian)站(zhan)中最有應用前(qian)(qian)景的(de)(de)(de)(de)儲熱(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)之(zhi)一。下(xia)一代(dai)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)可以保留目(mu)(mu)(mu)前(qian)(qian)商(shang)(shang)業化熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲熱(re)(re)(re)(re)塔(ta)式(shi)CSP電(dian)站(zhan)（圖2）的(de)(de)(de)(de)主要設計(ji)，可大(da)(da)大(da)(da)減少下(xia)一代(dai)CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)發和(he)(he)商(shang)(shang)業化風險。

圖4為由NREL提出的(de)(de)(de)(de)基于新型熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)下一代CSP技術概念圖。在(zai)下一代熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)CSP電(dian)站中(zhong)，熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)/導熱(re)(re)(re)系統（運行溫度為520~720℃）與超(chao)臨界二氧(yang)化碳（sCO2）布雷(lei)頓(dun)動(dong)(dong)(dong)力循環（運行溫度為500~700℃）相結合。與熱(re)(re)(re)電(dian)轉(zhuan)化效(xiao)率約為40%的(de)(de)(de)(de)傳統蒸汽動(dong)(dong)(dong)力循環相比，sCO2布雷(lei)頓(dun)動(dong)(dong)(dong)力循環具(ju)有超(chao)過50%的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)電(dian)轉(zhuan)化效(xiao)率和(he)更(geng)低(di)的(de)(de)(de)(de)資(zi)本支出，其(qi)在(zai)下一代CSP電(dian)站和(he)其(qi)他熱(re)(re)(re)電(dian)站（如核電(dian)站）中(zhong)具(ju)有巨大的(de)(de)(de)(de)應用潛力。在(zai)本文(wen)(wen)中(zhong)，不深入討論(lun)(lun)sCO2動(dong)(dong)(dong)力循環。有興趣(qu)的(de)(de)(de)(de)讀者，建(jian)議閱(yue)讀最(zui)近發表的(de)(de)(de)(de)一篇綜述論(lun)(lun)文(wen)(wen)[13]，里面重點介紹了用于CSP中(zhong)的(de)(de)(de)(de)sCO2動(dong)(dong)(dong)力循環的(de)(de)(de)(de)研(yan)發現(xian)狀與進(jin)展。

圖4下一代熔鹽儲熱CSP技術概念示意圖——下一代熔鹽儲熱/導熱系統與超臨界二氧化碳（sCO2）布雷頓動力循環相結合。1000 suns：由塔式CSP技術在吸收器表面實現的相當于1000個太陽的聚光度

熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)（如MgCl2/NaCl/KCl）是下(xia)一(yi)代(dai)熔(rong)鹽(yan)技(ji)術中(zhong)最具發(fa)展(zhan)前景的(de)儲(chu)熱(re)(re)/導(dao)熱(re)(re)材料(liao)之(zhi)一(yi)，原因(yin)是其具有(you)出色的(de)熱(re)(re)物性(xing)(xing)(xing)（如黏(nian)性(xing)(xing)(xing)、導(dao)熱(re)(re)性(xing)(xing)(xing)）、較(jiao)高的(de)熱(re)(re)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)（>800℃）和(he)較(jiao)低的(de)材料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)（<0.35 USD?kg–1）。此外，目(mu)前商業熔(rong)融硝(xiao)酸鹽(yan)技(ji)術的(de)開(kai)發(fa)經(jing)驗也可用于開(kai)發(fa)這(zhe)種新型熔(rong)鹽(yan)技(ji)術，大大減少技(ji)術研(yan)發(fa)風險和(he)成(cheng)本(ben)(ben)。但與商業熔(rong)融硝(xiao)酸鹽(yan)相比，熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)在高溫下(xia)對金屬結構(gou)材料(liao)（即(ji)合金）有(you)強(qiang)腐蝕性(xing)(xing)(xing)，這(zhe)是研(yan)發(fa)中(zhong)面臨的(de)最主(zhu)要技(ji)術挑(tiao)戰(zhan)之(zhi)一(yi)。因(yin)此，尋找(zhao)一(yi)種高效且低成(cheng)本(ben)(ben)的(de)腐蝕控(kong)制技(ji)術至關(guan)重要。

在(zai)(zai)本文的第(di)2節(jie)中(zhong)，作者(zhe)綜述了下(xia)一代(dai)CSP技術(shu)(shu)和其高溫儲熱/導(dao)熱技術(shu)(shu)的最新研發(fa)(fa)進(jin)展；之后(hou)(hou)在(zai)(zai)第(di)3節(jie)中(zhong)重點介(jie)紹了熔融(rong)氯鹽技術(shu)(shu)的最新研究(jiu)進(jin)展，包括氯鹽的選擇(ze)/優化、熔融(rong)氯鹽性能的測定(ding)以及在(zai)(zai)熔融(rong)氯鹽中(zhong)結(jie)構材料（如(ru)合金(jin)）的腐蝕控制(zhi)等方面的研究(jiu)；在(zai)(zai)第(di)4節(jie)中(zhong)，總結(jie)了下(xia)一代(dai)CSP和高溫儲熱/導(dao)熱技術(shu)(shu)的主要(yao)研發(fa)(fa)進(jin)展，并針對面臨的主要(yao)技術(shu)(shu)挑戰和問題(ti)，為后(hou)(hou)續的研究(jiu)和技術(shu)(shu)攻關(guan)提出了一些建議。

二、新一代CSP技術

為了(le)開發(fa)具有更高發(fa)電效率和(he)更低發(fa)電成本的(de)下一(yi)代(dai)CSP技術，在近10多(duo)年(nian)中，包括美(mei)國、澳(ao)大利亞(ya)、歐洲(zhou)和(he)亞(ya)洲(zhou)在內(nei)的(de)國家(jia)和(he)地區都已經提出了(le)不同的(de)研發(fa)方案或啟動了(le)相關的(de)研發(fa)項目(mu)。

例如，在2011年(nian)啟(qi)動的“SunShot Initiative”框架內，美國能源(yuan)部（DOE）于2018年(nian)開始(shi)資(zi)助與Gen3 CSP研究計劃相(xiang)關的研究課題。

在(zai)澳(ao)大利亞，ARENA于2012年啟動(dong)了ASTRI研究計劃(hua)，目的是改(gai)進當前商業(ye)CSP技術(shu)和開發新一代CSP技術(shu)。

自2004年以來(lai)，歐盟(meng)(meng)(meng)（EU）通過“第六框架(jia)”（FP6）、“第七框架(jia)”（FP7）和(he)(he)“地平(ping)線2020”（H2020）等歐盟(meng)(meng)(meng)項目(mu)(mu)資助(zhu)了(le)包含(han)下一代CSP技(ji)術(shu)在(zai)內(nei)的(de)多個CSP研(yan)發項目(mu)(mu)。除(chu)了(le)研(yan)發項目(mu)(mu)，歐盟(meng)(meng)(meng)還(huan)資助(zhu)了(le)“歐洲研(yan)究區太(tai)陽能設施”（Solar Facilities for the European Research Area,SFERA）I?III期和(he)(he)“歐洲聚光(guang)型太(tai)陽能熱利用技(ji)術(shu)科技(ji)聯(lian)盟(meng)(meng)(meng)”（STAGE-STE）等項目(mu)(mu)，以促進歐盟(meng)(meng)(meng)內(nei)各國科研(yan)機構的(de)聯(lian)合協(xie)作，推進CSP技(ji)術(shu)的(de)發展(zhan)。

中(zhong)國(guo)等國(guo)家也對下一(yi)代CSP技(ji)術開展(zhan)了(le)一(yi)些(xie)前期研(yan)(yan)(yan)究，例如(ru)，中(zhong)國(guo)一(yi)些(xie)科研(yan)(yan)(yan)機構從2011年開始研(yan)(yan)(yan)究采(cai)用熔融(rong)氯鹽和(he)碳酸鹽的下一(yi)代熔鹽儲(chu)熱技(ji)術。在2020年，中(zhong)國(guo)科技(ji)部（MOST）還通過國(guo)家重(zhong)點(dian)研(yan)(yan)(yan)發計劃啟動(dong)了(le)“超臨(lin)界CO2太陽能熱發電(dian)”研(yan)(yan)(yan)究項目。

以(yi)下(xia)各小節(jie)將分別介(jie)紹美(mei)國、澳大利(li)亞、歐洲和(he)亞洲在下(xia)一代CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)最新(xin)(xin)研發進展(zhan)，以(yi)及國際(ji)可再(zai)生(sheng)能源署（International Renewable Energy Agency,IRENA）為支持CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)發展(zhan)所做的(de)努力。目前(qian)基于商業(ye)硝酸(suan)鹽熔(rong)鹽技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)塔(ta)式CSP電站(zhan)的(de)最高儲熱/導熱溫(wen)度達到565℃，下(xia)文將討論如何(he)利(li)用新(xin)(xin)一代CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)和(he)新(xin)(xin)型儲熱/導熱技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)使運(yun)行溫(wen)度達到更高的(de)水平，以(yi)提(ti)高CSP發電效率和(he)降低發電成本。

（一）美國

2011年(nian)(nian)，美國能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)部發起了為(wei)(wei)期10年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)“SunShot Initiative”，提供大(da)(da)量經費支持太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)術（即光(guang)熱和(he)(he)光(guang)伏技(ji)術）的(de)(de)(de)(de)(de)研發，以降(jiang)低太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)發電成(cheng)本(ben)，使(shi)(shi)其(qi)與常(chang)規(gui)電站和(he)(he)其(qi)他可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)技(ji)術相比(bi)也具有成(cheng)本(ben)競(jing)爭力。如(ru)圖5所(suo)示(shi)，2017年(nian)(nian)，美國能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)部宣布已成(cheng)功地將儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)12 h以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)負荷CSP的(de)(de)(de)(de)(de)LCOE降(jiang)到(dao)0.10 USD?kW–1?h–1，與2010年(nian)(nian)不具備儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)功能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)CSP相比(bi)，降(jiang)低了50%以上(shang)。在(zai)其(qi)后續的(de)(de)(de)(de)(de)“SunShot Initiative 2030”中(zhong)，基(ji)本(ben)負荷CSP的(de)(de)(de)(de)(de)LCOE目(mu)標是到(dao)2030年(nian)(nian)下降(jiang)至0.05 USD?kW–1?h–1。這(zhe)樣低的(de)(de)(de)(de)(de)LCOE將使(shi)(shi)CSP電站比(bi)大(da)(da)多數基(ji)于化石燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)規(gui)電站都更具成(cheng)本(ben)競(jing)爭力。此外(wai)，對于儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)小于6 h的(de)(de)(de)(de)(de)峰值供能(neng)(neng)(neng)(neng)CSP，“SunShot Initiative 2030”的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)標為(wei)(wei)0.10 USD?kW–1?h–1。

圖5 DOE資助的“SunShot Initiative”中CSP技術進展和2030年目標

為(wei)(wei)了(le)實(shi)(shi)現“SunShot Initiative 2030”中的LCOE目(mu)標(biao)，美國(guo)(guo)能源部于2018年開始為(wei)(wei)Gen3 CSP計(ji)劃提(ti)供總(zong)金額約為(wei)(wei)7200萬(wan)美元(yuan)的研(yan)(yan)(yan)發(fa)資助。美國(guo)(guo)能源領域的領先(xian)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)機構，如(ru)桑迪(di)亞國(guo)(guo)家(jia)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)（SNL）、NREL、橡(xiang)樹嶺國(guo)(guo)家(jia)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)（ORNL）、薩(sa)凡納河(he)國(guo)(guo)家(jia)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)（SRNL）、愛達荷國(guo)(guo)家(jia)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)（INL）、麻省(sheng)理工學(xue)院（MIT）和Brayton Energy、Hayward Tyler、Mohawk Innovative Technology等能源公司都參與(yu)了(le)該研(yan)(yan)(yan)究(jiu)項(xiang)目(mu)，并得(de)到了(le)項(xiang)目(mu)資助。受資助的研(yan)(yan)(yan)究(jiu)項(xiang)目(mu)致力于降低(di)下一代(dai)CSP技術的開發(fa)風險，目(mu)標(biao)是通過(guo)先(xian)進的儲熱(re)/導熱(re)系統和動力循環使CSP最高運行溫度高于700℃。Gen3 CSP計(ji)劃確定(ding)資助以下三(san)種(zhong)開發(fa)路線的研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。

（1）熔鹽(yan)吸熱器(qi)路線：該路線中(zhong)科研人員旨在(zai)克服面對的主要技術難題，如結構(gou)材(cai)料與高達750℃的熔融氯鹽(yan)或(huo)碳酸鹽(yan)接觸后的腐蝕。經(jing)過前期研究(jiu)，已選擇(ze)氯鹽(yan)進(jin)行進(jin)一步研發。

（2）固體顆(ke)粒吸熱器(qi)路線：該路線將高溫（最(zui)高達1000℃）的熱能存儲(chu)在廉價(jia)的介質（如沙狀固體顆(ke)粒）中，以(yi)降低(di)儲(chu)熱成(cheng)本(ben)。科研人員(yuan)旨在克服顆(ke)粒的長期穩(wen)定性及(ji)高效且低(di)成(cheng)本(ben)顆(ke)粒接(jie)收器(qi)的開發(fa)等技術難題。

（3）氣(qi)體(ti)吸熱(re)器路(lu)線：該(gai)路(lu)線將利用廉價(jia)氣(qi)體(ti)（如氦氣(qi)）作為導熱(re)介(jie)質來傳熱(re)和發電(dian)，并將熱(re)量存儲在PCM等(deng)儲熱(re)材料中。該(gai)技術路(lu)線中需要(yao)解決的(de)主要(yao)挑戰包括開發高溫和高氣(qi)壓下(xia)長期穩定工(gong)作的(de)塔式接(jie)收器等(deng)。

在(zai)(zai)“SunShot Initiative”中(zhong)，固體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)儲熱(re)(re)/導熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、sCO2布(bu)雷頓(dun)動(dong)力循(xun)環技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)開發(fa)已經有了(le)(le)不錯的(de)(de)(de)進展。這(zhe)幾(ji)種技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)下(xia)(xia)(xia)一(yi)代CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)其(qi)他相關(guan)能源技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)中(zhong)都具有廣闊的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景。為了(le)(le)在(zai)(zai)更真(zhen)實(shi)的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)(xia)測試(shi)(shi)關(guan)鍵組(zu)件(jian)和(he)(he)(he)整(zheng)個系統過程，科研(yan)人員(yuan)建(jian)(jian)造了(le)(le)（或正(zheng)在(zai)(zai)建(jian)(jian)造）幾(ji)座試(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)，包(bao)括應(ying)用(yong)固體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)儲熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)第三代顆(ke)(ke)粒(li)試(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)（Gen 3 Particle Pilot Plant,G3P3）、應(ying)用(yong)sCO2布(bu)雷頓(dun)動(dong)力循(xun)環技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)超(chao)臨界轉(zhuan)換發(fa)電裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)（Supercritical Transformational Electric Power,STEP），以及應(ying)用(yong)高溫(wen)熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)以減少技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)研(yan)發(fa)風險的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)（Facility to Alleviate Salt Technology Risks,FASTR）。圖6顯(xian)示了(le)(le)正(zheng)在(zai)(zai)建(jian)(jian)造的(de)(de)(de)G3P3裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)，其(qi)可在(zai)(zai)真(zhen)實(shi)條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)(xia)測試(shi)(shi)系統中(zhong)的(de)(de)(de)關(guan)鍵部(bu)件(jian)，如(ru)高溫(wen)顆(ke)(ke)粒(li)吸熱(re)(re)器(qi)。除(chu)了(le)(le)設計(ji)和(he)(he)(he)建(jian)(jian)造系統試(shi)(shi)驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)外，材料(liao)(liao)和(he)(he)(he)部(bu)件(jian)的(de)(de)(de)研(yan)發(fa)也取得了(le)(le)進展。例如(ru)，在(zai)(zai)顆(ke)(ke)粒(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)方(fang)面，設計(ji)并測試(shi)(shi)了(le)(le)新的(de)(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)吸熱(re)(re)器(qi)和(he)(he)(he)顆(ke)(ke)粒(li)-sCO2換熱(re)(re)器(qi)；在(zai)(zai)下(xia)(xia)(xia)一(yi)代熔(rong)鹽(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)方(fang)面，收集(ji)或測量了(le)(le)熔(rong)鹽(yan)工程化(hua)數據，研(yan)究了(le)(le)高溫(wen)下(xia)(xia)(xia)熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)對(dui)結構材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕及其(qi)控(kong)制(zhi)。在(zai)(zai)第3節中(zhong)，我們將更詳細地介紹(shao)熔(rong)融氯(lv)鹽(yan)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)基礎研(yan)究和(he)(he)(he)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)開發(fa)進展。

圖6用于測試真實條件下固體顆粒儲熱技術的G3P3大型試驗裝置。1 ft=0.3048 m。

（二）澳大利亞

作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)擁有全球最佳太(tai)陽能資源的(de)(de)(de)國家之一，近年(nian)來(lai)澳大(da)(da)利亞投入了(le)(le)大(da)(da)量資金和(he)精力(li)來(lai)開發(fa)具(ju)有成本(ben)競爭力(li)的(de)(de)(de)太(tai)陽能技(ji)(ji)(ji)術(shu)。例如，ARENA在2012年(nian)啟動(dong)了(le)(le)為(wei)期(qi)8年(nian)的(de)(de)(de)ASTRI，旨在推動(dong)CSP技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)換(huan)代(dai)和(he)發(fa)展。澳大(da)(da)利亞的(de)(de)(de)主要太(tai)陽能研究(jiu)機構，包括聯(lian)邦科學(xue)和(he)工業研究(jiu)組(zu)織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization,CSIRO）、澳大(da)(da)利亞國立(li)大(da)(da)學(xue)（Australian National University,ANU）、昆士蘭(lan)大(da)(da)學(xue)（University of Queensland,QU）、昆士蘭(lan)科技(ji)(ji)(ji)大(da)(da)學(xue)（Queensland University of Technology,QUT）等(deng)，以及(ji)Vast Solar等(deng)初創公司都(dou)參與了(le)(le)ASTRI框架(jia)內的(de)(de)(de)科研項目。科研人(ren)員已經對CSP技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)早期(qi)發(fa)展進行(xing)了(le)(le)可(ke)行(xing)性研究(jiu)，并且(qie)在中(zhong)試和(he)商業環境中(zhong)開發(fa)了(le)(le)一些示范(fan)電站。為(wei)了(le)(le)促進下一代(dai)CSP技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展，澳大(da)(da)利亞將ASTRI與前(qian)面(mian)介紹的(de)(de)(de)美國Gen3 CSP計劃進行(xing)了(le)(le)合作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)。根據ARENA的(de)(de)(de)CSP開發(fa)路線(xian)(xian)圖，澳大(da)(da)利亞下一代(dai)CSP技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)研發(fa)專(zhuan)注于液態(tai)金屬路線(xian)(xian)，即以液態(tai)鈉(na)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)導熱介質(zhi)，以PCM等(deng)不同類型材(cai)料作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)儲熱材(cai)料。與熔鹽(yan)相(xiang)比，液態(tai)鈉(na)是具(ju)有更高(gao)導熱系數的(de)(de)(de)介質(zhi)，而PCM是具(ju)有更高(gao)儲熱密度(du)的(de)(de)(de)儲熱材(cai)料。

ASTRI框架(jia)內(nei)的(de)(de)研究(jiu)項目也取得了不(bu)錯的(de)(de)進展，如液體(ti)金屬(shu)鈉導熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術(shu)、sCO2布雷(lei)頓動力(li)循環(huan)技(ji)術(shu)和新(xin)型儲熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)術(shu)，包括(kuo)使(shi)用(yong)無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)基(ji)(ji)PCM和顯熱(re)(re)(re)(re)(re)儲熱(re)(re)(re)(re)(re)材料（如固體(ti)顆粒和熔融氯鹽(yan)(yan)(yan)），以(yi)及熔鹽(yan)(yan)(yan)或無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)基(ji)(ji)PCM中合(he)金的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)研究(jiu)。如圖7所示(shi)，在(zai)ARENA的(de)(de)資(zi)助下(xia)(xia)(xia)，位于新(xin)南威爾(er)士(shi)州的(de)(de)Vast Solar CSP測(ce)(ce)試站（儲熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)為(wei)6 MW，儲電量(liang)為(wei)1 MW）于2014年開(kai)始建設。據報道，2019年科研人員成功以(yi)液態(tai)鈉金屬(shu)作(zuo)為(wei)導熱(re)(re)(re)(re)(re)介質(zhi)進行(xing)測(ce)(ce)試，其最高運(yun)行(xing)溫(wen)度(du)可高于800℃。此(ci)外，科研人員還做了大(da)量(liang)工(gong)作(zuo)以(yi)測(ce)(ce)試和確定(ding)適(shi)用(yong)于下(xia)(xia)(xia)一代CSP技(ji)術(shu)的(de)(de)運(yun)行(xing)溫(wen)度(du)更高的(de)(de)PCM儲熱(re)(re)(re)(re)(re)材料，測(ce)(ce)試的(de)(de)PCM材料包括(kuo)NaCl-Na2CO3和Li2CO3-K2CO3-Na2CO3等混合(he)鹽(yan)(yan)(yan)。與(yu)商(shang)用(yong)熔融硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)相比，無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)基(ji)(ji)PCM具有更低的(de)(de)價格、更高的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)穩(wen)定(ding)性和儲熱(re)(re)(re)(re)(re)密(mi)度(du)。但與(yu)此(ci)同(tong)時，這(zhe)些(xie)無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)混合(he)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)導熱(re)(re)(re)(re)(re)系數低，傳熱(re)(re)(re)(re)(re)受到限制，并在(zai)高相變溫(wen)度(du)下(xia)(xia)(xia)會嚴(yan)重腐(fu)蝕(shi)(shi)合(he)金材料，而腐(fu)蝕(shi)(shi)通常(chang)也是影響結構材料使(shi)用(yong)壽命(ming)的(de)(de)關(guan)鍵問題。因此(ci)，為(wei)了實現這(zhe)些(xie)PCM材料的(de)(de)商(shang)業應用(yong)，科研人員正在(zai)研究(jiu)如何有效且經濟地減輕腐(fu)蝕(shi)(shi)。

圖7位于澳大利亞新南威爾士州的Vast Solar CSP試驗電站，使用液態鈉金屬作為導熱介質，試驗電站設計儲電量和儲熱量分別為1 MW和6 MW

（三）歐洲

歐洲(zhou)在(zai)研發(fa)CSP技(ji)術(shu)方面有悠(you)久的(de)(de)歷(li)史，并取得(de)了(le)(le)許多成果(guo)。據2019年(nian)的(de)(de)統計數據，西班(ban)牙是擁(yong)有世界上最大(da)CSP裝機容量(liang)的(de)(de)國家(jia)（>2.3 GW）。自2004年(nian)以來，歐盟通過FP7和(he)H2020計劃支持了(le)(le)包(bao)括下一代CSP技(ji)術(shu)在(zai)內(nei)的(de)(de)技(ji)術(shu)研發(fa)。歐洲(zhou)的(de)(de)一些CSP研究(jiu)機構(gou)，如西班(ban)牙能源、環境與(yu)(yu)技(ji)術(shu)研究(jiu)中心(xin)（Spanish Research Center for Energy,Environment and Technology,CIEMAT）、德國宇航中心(xin)（German Aerospace Center,DLR）、瑞士保羅謝勒(le)研究(jiu)所（Paul Scherrer Institute,PSI）、瑞士蘇黎(li)世聯邦(bang)理工(gong)學(xue)院(yuan)（Swiss Federal Institute of Technology in Zurich,ETH Zurich）、意(yi)大(da)利國家(jia)新技(ji)術(shu)、能源和(he)可(ke)持續經(jing)濟發(fa)展局(ju)（Italian National Agency for New Technologies,Energy and Sustainable Economic Development,ENEA）、法國國家(jia)科學(xue)研究(jiu)中心(xin)（French National Center for Scientific Research,CNRS）等機構(gou)參(can)與(yu)(yu)了(le)(le)這些計劃，在(zai)SFERA I–III期項目以及STAGE-STE項目中可(ke)以找到關于參(can)與(yu)(yu)機構(gou)的(de)(de)更(geng)完整(zheng)信息。

歐(ou)(ou)洲(zhou)CSP研(yan)(yan)究(jiu)基(ji)礎設施(shi)、策(ce)略、資(zi)金計(ji)(ji)劃和(he)(he)(he)(he)路(lu)線圖主要由(you)歐(ou)(ou)洲(zhou)儲(chu)能協會(hui)（European Association for Storage of Energy,EASE）、歐(ou)(ou)洲(zhou)能源(yuan)研(yan)(yan)究(jiu)聯盟（European Energy Research Alliance,EERA）、歐(ou)(ou)盟電網計(ji)(ji)劃（European Electricity Grid Initiative,EEGI）、用于(yu)聚光式太陽(yang)能發(fa)電的(de)歐(ou)(ou)洲(zhou)太陽(yang)能研(yan)(yan)究(jiu)基(ji)礎設施(shi)（European Solar Research Infrastructure for Concentrated Solar Power,EU-SOLARIS）、歐(ou)(ou)洲(zhou)研(yan)(yan)究(jiu)區域網絡（European Research Area Network,ERA-Net）以及其他(ta)一(yi)些(xie)歐(ou)(ou)洲(zhou)和(he)(he)(he)(he)國(guo)家級協會(hui)，如德國(guo)太陽(yang)能熱發(fa)電協會(hui)（German Association for Concentrated Solar Power,DCSP）管理。與美(mei)國(guo)的(de)Gen3 CSP計(ji)(ji)劃相比，歐(ou)(ou)洲(zhou)的(de)研(yan)(yan)發(fa)采用了(le)(le)(le)(le)更(geng)寬(kuan)泛(fan)的(de)開(kai)發(fa)路(lu)線，其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也涉及Gen3 CSP中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)技(ji)術(shu)。例如，科(ke)(ke)研(yan)(yan)人員已建立了(le)(le)(le)(le)商(shang)業Fe-Cr-Ni合(he)金在(zai)(zai)(zai)熔融(rong)氯(lv)鹽中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)主要腐蝕機理，并確定(ding)一(yi)些(xie)緩蝕方法(fa)在(zai)(zai)(zai)實(shi)驗(yan)室試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)能表(biao)現出(chu)很好的(de)腐蝕控制效果。同時，一(yi)些(xie)用于(yu)真(zhen)實(shi)情況下(xia)測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)新技(ji)術(shu)和(he)(he)(he)(he)部件的(de)CSP中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)試(shi)(shi)(shi)(shi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)已經(jing)或正在(zai)(zai)(zai)被建造(zao)。DLR科(ke)(ke)研(yan)(yan)人員已經(jing)在(zai)(zai)(zai)一(yi)個CSP中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)試(shi)(shi)(shi)(shi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)（Juelich Solar Tower）中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)了(le)(le)(le)(le)固體顆粒儲(chu)熱技(ji)術(shu)和(he)(he)(he)(he)先進(jin)顆粒接收器(qi)，他(ta)們利(li)用該技(ji)術(shu)在(zai)(zai)(zai)900℃以上的(de)高(gao)溫下(xia)實(shi)現了(le)(le)(le)(le)高(gao)效的(de)儲(chu)放熱能（圖8）。在(zai)(zai)(zai)卡爾(er)斯(si)魯厄理工(gong)學院（Karlsruhe Institute of Technology,KIT）的(de)一(yi)個CSP中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)試(shi)(shi)(shi)(shi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)內，科(ke)(ke)研(yan)(yan)人員對用作高(gao)溫儲(chu)熱/導熱材料的(de)液體金屬(shu)進(jin)行(xing)了(le)(le)(le)(le)測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)(zai)西班(ban)牙，Abengoa在(zai)(zai)(zai)Avanza-2中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)試(shi)(shi)(shi)(shi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，在(zai)(zai)(zai)高(gao)達700℃的(de)溫度下(xia)對三(san)元共(gong)晶Li2CO3-Na2CO3-K2CO3熔融(rong)碳酸鹽儲(chu)熱/導熱技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)了(le)(le)(le)(le)噸級測(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)。除了(le)(le)(le)(le)這些(xie)工(gong)作之外，還有許多研(yan)(yan)發(fa)項目正在(zai)(zai)(zai)歐(ou)(ou)洲(zhou)進(jin)行(xing)，并獲得(de)了(le)(le)(le)(le)歐(ou)(ou)盟和(he)(he)(he)(he)一(yi)些(xie)歐(ou)(ou)洲(zhou)國(guo)家的(de)資(zi)助，限(xian)于(yu)篇(pian)幅在(zai)(zai)(zai)此(ci)不做(zuo)一(yi)一(yi)討論。

圖(tu)8 DLR的(de)CSP中(zhong)試裝置。（左(zuo)）Juelich Solar Tower；（右）測試中(zhong)的(de)顆粒接收器CentRec

（四）亞洲

在亞洲（如中國(guo)和印度）有(you)許(xu)多(duo)CSP電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)正在運行、建(jian)設或開(kai)發。2016年，中國(guo)宣布了首批獲得國(guo)家補貼的(de)(de)20個CSP示范項(xiang)目（共(gong)1.35 GW），其中包括浙江中控太(tai)陽能(neng)德(de)令哈50 MW塔(ta)式(shi)熔(rong)鹽光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)項(xiang)目（Zhejiang SUPCON SOLAR Delingha 50 MW molten salt tower project）和北京首航節能(neng)敦(dun)煌100 MW塔(ta)式(shi)熔(rong)鹽光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)項(xiang)目（Beijing Shouhang IHW Dunhuang 100MW molten salt tower project）。2019年，全球大多(duo)數的(de)(de)新(xin)CSP電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)（>1.1 GW）在中國(guo)處于建(jian)設中。據統(tong)計，2018年約有(you)550 MW的(de)(de)新(xin)CSP電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)投(tou)入(ru)商用運營，其中，中國(guo)通過(guo)開(kai)始運行的(de)(de)中控太(tai)陽能(neng)德(de)令哈50 MW和首航節能(neng)敦(dun)煌100 MW塔(ta)式(shi)熔(rong)鹽光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)，貢(gong)獻了約200 MW電(dian)(dian)力(li)。

隨著(zhu)亞洲（主要是中(zhong)(zhong)國(guo)）CSP行業(ye)的(de)(de)(de)快速(su)發(fa)展(zhan)，新CSP技(ji)(ji)術(shu)(shu)正在被開發(fa)，如固(gu)體顆粒儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)/導熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、熔鹽儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)/導熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、氣體導熱(re)(re)(re)并使用其他材(cai)(cai)料儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、sCO2動(dong)力(li)循環技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)太陽(yang)能(neng)(neng)碟式斯特林技(ji)(ji)術(shu)(shu)。最近，中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)(xue)院電工研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)所(suo)（IEE-CAS）與(yu)西(xi)安交(jiao)通大(da)(da)學(xue)(xue)（XJTU）、浙江大(da)(da)學(xue)(xue)（ZJU）、清華大(da)(da)學(xue)(xue)（THU）和(he)中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)(xue)院上海應(ying)用物(wu)理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)所(suo)（SINAP-CAS）以(yi)及(ji)其他幾個機構在中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)技(ji)(ji)部國(guo)家重(zhong)點研(yan)(yan)發(fa)計(ji)劃的(de)(de)(de)資助(zhu)下，啟動(dong)了一項(xiang)名(ming)為“超臨界(jie)CO2太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發(fa)電關鍵基礎問題(ti)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)”的(de)(de)(de)項(xiang)目，其主要研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)內容包括CSP高溫子(zi)系統的(de)(de)(de)設計(ji)方法(fa)、高溫接收器的(de)(de)(de)研(yan)(yan)發(fa)、新儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)材(cai)(cai)料和(he)系統的(de)(de)(de)研(yan)(yan)發(fa)、sCO2太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發(fa)電示(shi)范(fan)平(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)構建，以(yi)及(ji)與(yu)材(cai)(cai)料、部件和(he)中(zhong)(zhong)試裝置(zhi)相關的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)課題(ti)。此外，2018年，首(shou)航高科(ke)能(neng)(neng)源技(ji)(ji)術(shu)(shu)股份(fen)有限公司開始與(yu)法(fa)國(guo)電力(li)公司（EDF）合(he)作(zuo)進行sCO2 CSP的(de)(de)(de)示(shi)范(fan)項(xiang)目，準備(bei)將其10 MW CSP示(shi)范(fan)電站改造為sCO2動(dong)力(li)循環CSP電站。

在印(yin)(yin)度(du)，太陽(yang)(yang)能(neng)技(ji)術的(de)研(yan)發(fa)(fa)(fa)主要由印(yin)(yin)度(du)國家太陽(yang)(yang)能(neng)研(yan)究所(suo)（National Institute of Solar Energy,NISE）負(fu)責。據介(jie)紹(shao)，與光伏技(ji)術相比(bi)，印(yin)(yin)度(du)目前在CSP技(ji)術的(de)研(yan)發(fa)(fa)(fa)方(fang)面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)臨著各種挑戰，如(ru)(ru)缺(que)乏有經驗的(de)勞動力(li)以及(ji)本土制造(zao)業(ye)不足等(deng)。因(yin)此，盡(jin)管印(yin)(yin)度(du)的(de)法向直接日(ri)(ri)射輻照度(du)（direct normal irradiance,DNI）較高，用(yong)(yong)于開發(fa)(fa)(fa)太陽(yang)(yang)能(neng)的(de)面(mian)(mian)(mian)積也(ye)較大，但(dan)印(yin)(yin)度(du)對下一(yi)(yi)代CSP技(ji)術的(de)研(yan)發(fa)(fa)(fa)進展(zhan)卻很緩慢。而日(ri)(ri)本和韓國等(deng)其(qi)他亞(ya)洲國家的(de)DNI較小(xiao)，用(yong)(yong)于開發(fa)(fa)(fa)CSP的(de)地面(mian)(mian)(mian)空間(jian)也(ye)較小(xiao)，因(yin)此，與下一(yi)(yi)代CSP技(ji)術相比(bi)，它們(men)更偏好研(yan)發(fa)(fa)(fa)可(ke)在海外(wai)（如(ru)(ru)澳大利亞(ya)）生產氫(qing)氣的(de)太陽(yang)(yang)能(neng)技(ji)術。產生的(de)氫(qing)氣可(ke)以通過存儲和運輸(shu)，在國內用(yong)(yong)于發(fa)(fa)(fa)電、供熱(re)或合成化學物(wu)質。例(li)如(ru)(ru)，日(ri)(ri)本建立了(le)一(yi)(yi)個聚(ju)光測試(shi)裝置，測試(shi)了(le)使用(yong)(yong)二(er)氧化鈰的(de)兩(liang)步式水分解工藝(yi)（800~1400℃），用(yong)(yong)于太陽(yang)(yang)熱(re)生產氫(qing)氣。

（五）總結

在(zai)過去的(de)10年(nian)（2010—2020年(nian)）中(zhong)，在(zai)各國(guo)和(he)(he)各地區研究計(ji)劃的(de)推動下，高溫儲熱(re)(re)(re)/導熱(re)(re)(re)和(he)(he)sCO2布雷頓動力循(xun)環等下一代CSP關鍵(jian)技術研發取得了(le)顯著(zhu)進展。這些技術在(zai)美國(guo)、澳(ao)大(da)利(li)(li)亞、歐洲(zhou)或亞洲(zhou)的(de)中(zhong)試(shi)裝置(zhi)中(zhong)完成了(le)測試(shi)。美國(guo)已開始準備建立(li)中(zhong)試(shi)裝置(zhi)，在(zai)日照CSP條件下測試(shi)熔融氯鹽儲熱(re)(re)(re)/導熱(re)(re)(re)、固(gu)體顆(ke)粒和(he)(he)sCO2布雷頓等技術，而澳(ao)大(da)利(li)(li)亞已在(zai)中(zhong)試(shi)裝置(zhi)中(zhong)成功(gong)演示(shi)了(le)用于(yu)CSP的(de)液態金屬導熱(re)(re)(re)技術。歐洲(zhou)的(de)一些研究機構和(he)(he)能源公司正在(zai)演示(shi)用于(yu)CSP的(de)熔融碳酸鹽、固(gu)體顆(ke)粒和(he)(he)液態金屬技術。2018年(nian)，中(zhong)國(guo)開始建設接近商業(ye)規模的(de)sCO2 CSP示(shi)范電站，并測試(shi)sCO2 CSP的(de)關鍵(jian)技術。

?以(yi)新型熔鹽作為儲(chu)熱/導(dao)熱材料(liao)，如(ru)熔融(rong)碳酸鹽和氯鹽，由于低(di)廉的成本目(mu)前主要(yao)將后者作為研究對象；

?以固體顆(ke)粒作為儲熱/導(dao)熱材料(liao)，該(gai)技(ji)術(shu)已在美(mei)國(guo)(guo)、歐(ou)洲和中國(guo)(guo)進(jin)行了一些(xie)示(shi)范(fan)；

?利用氣(qi)體（如(ru)氦氣(qi)）進行導熱，使用其他(ta)材料（如(ru)固體材料，PCM）間接儲熱，科研(yan)人員計劃(hua)在(zai)美國(guo)、歐洲和(he)中國(guo)進行示范；

?將液態(tai)(tai)金(jin)屬作為(wei)導(dao)熱材(cai)料(liao)，使用其他材(cai)料(liao)（如液態(tai)(tai)金(jin)屬本身、固體材(cai)料(liao)或PCM）間接儲熱，在澳大利亞和歐洲對該技術(shu)進行示范。

表1匯(hui)總(zong)和(he)(he)(he)比較了這(zhe)些儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)/導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)優勢、面臨的(de)(de)(de)主(zhu)要挑(tiao)(tiao)戰和(he)(he)(he)測(ce)試(shi)(shi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)用(yong)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗裝置(zhi)。其(qi)中，熔(rong)(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)鹽具有合(he)適(shi)的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)點和(he)(he)(he)很(hen)好(hao)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)性(xing)能(neng)（蒸氣壓低(di)(di)、熱(re)(re)(re)(re)(re)穩(wen)定性(xing)高(gao)(gao)），以(yi)及低(di)(di)廉的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)價(jia)格。此(ci)外，由于(yu)與商業熔(rong)(rong)(rong)(rong)融(rong)硝酸鹽技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)似，目前(qian)最先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)塔(ta)式(shi)CSP電站的(de)(de)(de)設計經(jing)驗也適(shi)用(yong)于(yu)使(shi)用(yong)新型(xing)熔(rong)(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)鹽的(de)(de)(de)下一代CSP電站。與熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)比，顆粒技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)最高(gao)(gao)使(shi)用(yong)溫度可(ke)(ke)達1000℃，而無機鹽基PCM技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)具有更高(gao)(gao)的(de)(de)(de)儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)密度。在導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)中，液態金屬技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)數比其(qi)他(ta)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)高(gao)(gao)很(hen)多(duo)(duo)。但是，這(zhe)些新型(xing)儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)/導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)面臨著(zhu)一些技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)挑(tiao)(tiao)戰，如(ru)控(kong)制高(gao)(gao)溫下熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽對結構材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)腐蝕、提高(gao)(gao)固(gu)體(ti)顆粒和(he)(he)(he)PCM材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)傳熱(re)(re)(re)(re)(re)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)循環穩(wen)定性(xing)，以(yi)及降低(di)(di)液態金屬技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、運行(xing)和(he)(he)(he)維修(xiu)成本(ben)。綜上所述，我們需(xu)要更多(duo)(duo)的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)和(he)(he)(he)示(shi)范裝置(zhi)進(jin)行(xing)實際(ji)光照(zhao)環境下的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)，來驗證這(zhe)些新型(xing)儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)/導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)實用(yong)性(xing)和(he)(he)(he)經(jing)濟性(xing)。

表1下一代CSP技術(shu)中的儲熱/導(dao)熱技術(shu)比較

三、下一代CSP電站中的熔融氯鹽技術

熔(rong)融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)具有熱(re)穩定(ding)性(xing)(xing)高且(qie)(qie)成本低(di)(di)的(de)優(you)勢，是下一代熔(rong)鹽(yan)技(ji)術中最有發展(zhan)潛力(li)的(de)儲熱(re)/導熱(re)材料(liao)之一。如(ru)(ru)(ru)表2所示，與碳酸鹽(yan)混(hun)合(he)(he)(he)鹽(yan)（如(ru)(ru)(ru)Li2CO3/Na2CO3/K2CO3，1.3~2.5 USD?kg–1）和(he)硝酸鹽(yan)混(hun)合(he)(he)(he)鹽(yan)（如(ru)(ru)(ru)太(tai)陽鹽(yan)，0.5~0.8 USD?kg–1）相比(bi)，氯(lv)(lv)鹽(yan)混(hun)合(he)(he)(he)鹽(yan)（如(ru)(ru)(ru)MgCl2/KCl/NaCl，低(di)(di)于(yu)0.35 USD?kg–1）具有較高的(de)熱(re)穩定(ding)性(xing)(xing)（>800℃）和(he)合(he)(he)(he)適的(de)熱(re)物理(li)性(xing)(xing)質(zhi)，同時價(jia)格也低(di)(di)很多(duo)。然而，與商業熔(rong)融(rong)(rong)硝酸鹽(yan)技(ji)術不同，熔(rong)融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)技(ji)術面(mian)臨(lin)著(zhu)另一項主要挑戰(zhan)，即在高溫下對(dui)金(jin)屬結(jie)構材料(liao)有強(qiang)烈(lie)的(de)腐(fu)蝕性(xing)(xing)。因此(ci)高效且(qie)(qie)價(jia)格合(he)(he)(he)理(li)的(de)腐(fu)蝕控制(zhi)技(ji)術對(dui)于(yu)熔(rong)融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)技(ji)術至(zhi)關重要。目前已有許多(duo)有關熔(rong)鹽(yan)作為儲熱(re)/導熱(re)材料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)進展(zhan)的(de)文章，以下各小節將(jiang)重點介紹熔(rong)融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)技(ji)術的(de)最新研(yan)發進展(zhan)，尤(you)其(qi)在腐(fu)蝕控制(zhi)方(fang)面(mian)。

表2 CSP技術中(zhong)用(yong)作儲熱/導熱材(cai)料的(de)熔鹽的(de)性(xing)質(zhi)和價格對(dui)比

（一）氯鹽(yan)的選擇和優(you)化

一些(xie)研究小組通過查閱(yue)文獻和實驗測試，對(dui)下一代熔(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱/導熱技(ji)術中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)進行了選擇和優化。如果(guo)主要(yao)考(kao)慮(lv)材(cai)料熱物性(xing)和成本，那(nei)么(me)以下氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)比較(jiao)(jiao)適合(he)(he)(he)(he)用于(yu)(yu)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)：LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、BaCl2、ZnCl2以及AlCl3。氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)通常(chang)低(di)(di)(di)于(yu)(yu)單鹽(yan)(yan)(yan)，所(suo)(suo)以是(shi)更好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲(chu)(chu)熱/導熱材(cai)料。對(dui)較(jiao)(jiao)低(di)(di)(di)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲(chu)(chu)熱/導熱而(er)言(yan)，AlCl3和ZnCl2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)因(yin)(yin)為具有(you)較(jiao)(jiao)低(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)而(er)更有(you)吸引力(li)。但是(shi)，這(zhe)些(xie)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)因(yin)(yin)為具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)氣壓(ya)(ya)，所(suo)(suo)以在(zai)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)溫度(du)下通常(chang)不予考(kao)慮(lv)使用。例(li)如，在(zai)前面提(ti)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Gen3 CSP中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)sCO2布雷頓循環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行溫度(du)（T>720℃）下，ZnCl2具有(you)很高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)氣壓(ya)(ya)，在(zai)720℃時(shi)接近1 bar（1 bar=1×105 Pa），而(er)MgCl2等其他氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)氣壓(ya)(ya)較(jiao)(jiao)低(di)(di)(di)，在(zai)800℃時(shi)低(di)(di)(di)于(yu)(yu)0.01 bar。低(di)(di)(di)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)壓(ya)(ya)對(dui)于(yu)(yu)儲(chu)(chu)熱/導熱技(ji)術應用而(er)言(yan)是(shi)主要(yao)優勢(shi)，原因(yin)(yin)是(shi)在(zai)儲(chu)(chu)熱和導熱系(xi)統中，熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發和冷(leng)凝等問(wen)題將大(da)大(da)減少，而(er)且不需要(yao)壓(ya)(ya)力(li)儲(chu)(chu)罐，可(ke)減少設(she)備成本。與含(han)Li2CO3的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)相似(si)，含(han)LiCl的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)低(di)(di)(di)，但成本較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)。因(yin)(yin)此，不建議將含(han)ZnCl2和LiCl的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)用于(yu)(yu)運(yun)行溫度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)先進熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)技(ji)術。

由NaCl、KCl、CaCl2和MgCl2混(hun)合(he)(he)而(er)(er)成(cheng)(cheng)的(de)(de)氯鹽(yan)(yan)(yan)混(hun)合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)具有(you)良(liang)好的(de)(de)性能。與其(qi)他(ta)氯鹽(yan)(yan)(yan)相比(bi)，堿(jian)金屬氯鹽(yan)(yan)(yan)（如(ru)(ru)KCl和NaCl）具有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)熱(re)容，在高溫下蒸氣(qi)(qi)壓較(jiao)(jiao)低(di)，其(qi)吸濕(shi)性弱(ruo)（意味(wei)著加(jia)熱(re)過(guo)程中(zhong)由結晶水產生的(de)(de)腐蝕(shi)性雜(za)質少），而(er)(er)且價(jia)格(ge)低(di)廉，但缺點(dian)是(shi)熔(rong)(rong)點(dian)高（>750℃）。通(tong)過(guo)與堿(jian)土金屬氯鹽(yan)(yan)(yan)（如(ru)(ru)MgCl2、CaCl2）混(hun)合(he)(he)，可以顯著降(jiang)(jiang)低(di)單一堿(jian)金屬氯鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)。在NaCl、KCl、CaCl2和MgCl2所形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)的(de)(de)二(er)元混(hun)合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)，熔(rong)(rong)點(dian)最低(di)的(de)(de)是(shi)KCl-MgCl2。這種混(hun)合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)熔(rong)(rong)點(dian)為(wei)426℃，高溫下的(de)(de)蒸氣(qi)(qi)壓低(di)，而(er)(er)且材料成(cheng)(cheng)本也較(jiao)(jiao)低(di)。我(wo)們還(huan)可以向(xiang)該二(er)元混(hun)合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)添加(jia)價(jia)格(ge)較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)NaCl，進一步降(jiang)(jiang)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)和成(cheng)(cheng)本，同時提高熱(re)容（表2）。圖9顯示(shi)，通(tong)過(guo)使用商業軟件FactSage?建模，并(bing)用差示(shi)掃描量熱(re)法（DSC）測量，可知共晶三元混(hun)合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)MgCl2/KCl/NaCl的(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)約為(wei)383℃，共晶成(cheng)(cheng)分的(de)(de)質量分數為(wei)55%/20.5%/24.5%。經過(guo)比(bi)較(jiao)(jiao)，MgCl2/KCl/NaCl被國際上主要的(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)技術(shu)科研團隊(dui)認為(wei)是(shi)最有(you)應用前景的(de)(de)下一代熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲熱(re)材料。

圖(tu)9利用(yong)FactSageTM模擬所得的(de)MgCl2/KCl/NaCl混合鹽的(de)相圖(tu)，其中(zhong)共晶成分的(de)質量分數為55%/20.5%/24.5%，其經差(cha)示(shi)掃描量熱(re)法（DSC）確認。轉載(zai)自參考文獻(xian)，已獲Elsevier Ltd.許可，?2018

（二）熔融(rong)氯鹽重要物性的確定

熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)的(de)(de)物性(xing)，包括最(zui)低熔(rong)點(dian)、蒸氣壓(ya)、比熱(re)容、密度(du)(du)、導熱(re)系數(shu)、黏度(du)(du)和(he)雜質濃度(du)(du)（與鹽(yan)(yan)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)相(xiang)關），對(dui)于熔(rong)鹽(yan)(yan)儲熱(re)/導熱(re)系統(tong)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)控制系統(tong)和(he)關鍵部件的(de)(de)設計至關重要。關鍵部件包括熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)儲罐、管道、吸收器、泵、閥和(he)熱(re)交換器等。在一些(xie)研(yan)究項目中(zhong)，如SFERA II，科研(yan)人員已經確定(ding)(ding)了上述熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)特(te)性(xing)的(de)(de)測(ce)試(shi)程(cheng)序(xu)和(he)數(shu)據分析標(biao)準。表3總(zong)結(jie)了熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)性(xing)能(neng)的(de)(de)測(ce)試(shi)程(cheng)序(xu)和(he)測(ce)量(liang)方(fang)(fang)法(fa)。這些(xie)大多數(shu)可用(yong)的(de)(de)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi)程(cheng)序(xu)和(he)方(fang)(fang)法(fa)都是(shi)基于商業熔(rong)融(rong)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)，而且需(xu)要注(zhu)意各種測(ce)量(liang)方(fang)(fang)法(fa)之(zhi)間(jian)存在測(ce)量(liang)不一致的(de)(de)問題。所(suo)以，這些(xie)物性(xing)測(ce)試(shi)方(fang)(fang)法(fa)并非全部適用(yong)于熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)，如最(zui)高(gao)運(yun)行(xing)(xing)溫度(du)(du)的(de)(de)確定(ding)(ding)方(fang)(fang)法(fa)。對(dui)于熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)，最(zui)高(gao)運(yun)行(xing)(xing)溫度(du)(du)的(de)(de)確定(ding)(ding)不僅(jin)應該和(he)熔(rong)融(rong)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)一樣考(kao)慮(lv)其熱(re)穩定(ding)(ding)性(xing)，還應考(kao)慮(lv)高(gao)溫下的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)和(he)蒸氣壓(ya)問題。

INL的(de)研(yan)(yan)究報告綜述了(le)MgCl2/KCl混(hun)合(he)(he)鹽(yan)的(de)比(bi)(bi)熱(re)容(rong)、密(mi)度(du)、導熱(re)系(xi)數(shu)和(he)黏(nian)度(du)等(deng)物(wu)(wu)性(xing)數(shu)據。此外，NREL和(he)ANU使用FactSageTM建(jian)模和(he)DSC測(ce)試確定(ding)了(le)MgCl2/KCl/NaCl的(de)最低熔點和(he)組分。Wang等(deng)通過自制裝置和(he)Brookfield黏(nian)度(du)計分別研(yan)(yan)究了(le)共晶NaCl/KCl/ZnCl2混(hun)合(he)(he)鹽(yan)的(de)蒸氣壓和(he)黏(nian)度(du)。Li等(deng)通過將計算結果與實驗(yan)數(shu)據進行(xing)比(bi)(bi)較，推導得到一系(xi)列公式，用于預測(ce)含NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2和(he)ZnCl2的(de)混(hun)合(he)(he)鹽(yan)的(de)熱(re)物(wu)(wu)性(xing)，包括熱(re)容(rong)量、密(mi)度(du)、導熱(re)系(xi)數(shu)和(he)黏(nian)度(du)等(deng)。但是，目前針對熔融氯鹽(yan)物(wu)(wu)性(xing)的(de)相關研(yan)(yan)究仍然有限，尤其(qi)是針對最有發展前景的(de)MgCl2/KCl/NaCl混(hun)合(he)(he)鹽(yan)，為了(le)實現商業應(ying)用還需(xu)要科(ke)研(yan)(yan)人員進行(xing)大量研(yan)(yan)究測(ce)試。

表3對(dui)于設計儲熱(re)/導熱(re)系統至關(guan)重要的(de)熔鹽物性的(de)測(ce)量以及熱(re)力學(xue)模擬方法

（三）熔融氯鹽(yan)對(dui)結構材料(liao)的腐蝕及其控(kong)制方(fang)法(fa)研究

1.熔融氯鹽對結構材(cai)料的腐蝕機(ji)理研(yan)究

熔融(rong)(rong)氯鹽(yan)對結構材料的(de)強腐(fu)(fu)蝕性是阻礙其商(shang)業(ye)應用(yong)的(de)主(zhu)要問題。近(jin)年(nian)來(lai)，結構材料（主(zhu)要是商(shang)用(yong)金屬(shu)合(he)金）在高溫下（>600℃）在熔融(rong)(rong)氯鹽(yan)中的(de)腐(fu)(fu)蝕已(yi)得到廣泛研(yan)究。最近(jin)科(ke)研(yan)人員(yuan)發表了一些相關的(de)綜述論文。我們近(jin)幾年(nian)發表的(de)關于熔融(rong)(rong)氯鹽(yan)中合(he)金材料的(de)腐(fu)(fu)蝕機理(li)和控制方法的(de)綜述，全(quan)面介紹(shao)了熔融(rong)(rong)氯鹽(yan)的(de)腐(fu)(fu)蝕。

從理(li)(li)論上講，純氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)（如(ru)(ru)MgCl2/NaCl/KCl混合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)）本身不(bu)會氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)商(shang)業Cr-Fe-Ni合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)的(de)金(jin)(jin)屬元(yuan)(yuan)素，原因是(shi)MgCl2、NaCl和KCl比FeCl2、CrCl2和NiCl2的(de)熱力(li)學性(xing)能更穩定(ding)(ding)。合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)嚴重腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)性(xing)雜質(zhi)(zhi)（如(ru)(ru)水解(jie)(jie)產(chan)(chan)物）引(yin)(yin)起的(de)，它們會氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)Cr元(yuan)(yuan)素形(xing)成(cheng)Cr氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物。與(yu)接(jie)觸(chu)空氣(qi)或(huo)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)性(xing)的(de)高(gao)溫(wen)氣(qi)體(ti)不(bu)同(tong)，Cr氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物在(zai)(zai)與(yu)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)的(de)氯(lv)(lv)(lv)離(li)子反應后(hou)可溶解(jie)(jie)在(zai)(zai)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)，因此無法在(zai)(zai)商(shang)用(yong)Cr-Fe-Ni合(he)(he)金(jin)(jin)上形(xing)成(cheng)穩定(ding)(ding)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物保護層。研(yan)究表明，如(ru)(ru)果(guo)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)含有雜質(zhi)(zhi)，則在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下通常具有很強(qiang)(qiang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)。舉例說，在(zai)(zai)700℃下，如(ru)(ru)果(guo)結(jie)構(gou)合(he)(he)金(jin)(jin)與(yu)未(wei)純化(hua)的(de)MgCl2/NaCl/KCl混合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)接(jie)觸(chu)，甚至昂(ang)貴的(de)強(qiang)(qiang)抗腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)鎳(nie)基(ji)合(he)(he)金(jin)(jin)（如(ru)(ru)Hastelloy C-276）也無法滿足商(shang)業應用(yong)要(yao)求(qiu)的(de)30年使(shi)用(yong)壽命（即腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率應低于10μm?a–1）。使(shi)用(yong)掃描(miao)電子顯微(wei)(wei)鏡（SEM）和能量色散X射線（EDX）對Cr-Fe-Ni合(he)(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)樣品進行顯微(wei)(wei)組織(zhi)分析發現，在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中(zhong)(zhong)，Cr比Fe和Ni先被氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)溶解(jie)(jie)，從而形(xing)成(cheng)具有多孔結(jie)構(gou)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)層。科(ke)研(yan)人(ren)員普遍認為，金(jin)(jin)屬結(jie)構(gou)材料在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下與(yu)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)接(jie)觸(chu)后(hou)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，是(shi)由(you)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)雜質(zhi)(zhi)（如(ru)(ru)MgOHCl）和氣(qi)體(ti)（如(ru)(ru)HCl）引(yin)(yin)起的(de)。如(ru)(ru)圖10所示，在(zai)(zai)先前的(de)工作中(zhong)(zhong)，我(wo)們提(ti)出了商(shang)用(yong)Cr-Fe-Ni合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)熔(rong)(rong)(rong)融(rong)MgCl2/NaCl/KCl中(zhong)(zhong)的(de)雜質(zhi)(zhi)驅(qu)動的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機理(li)(li)。含有強(qiang)(qiang)吸(xi)濕性(xing)MgCl2的(de)氯(lv)(lv)(lv)鹽(yan)(yan)(yan)混合(he)(he)鹽(yan)(yan)(yan)中(zhong)(zhong)的(de)主(zhu)要(yao)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)雜質(zhi)(zhi)是(shi)脫水過(guo)程[式(shi)(shi)（2）]中(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生的(de)水解(jie)(jie)產(chan)(chan)物MgOHCl，水解(jie)(jie)反應如(ru)(ru)式(shi)(shi)（3）和式(shi)(shi)（4）所示：

MgCl2?2H2O→MgCl2?H2O+H2O（2）

MgCl2?H2O→MgOHCl+HCl（3）

MgCl2?2H2O→MgOHCl+HCl+H2O（4）

大(da)量(liang)的(de)(de)MgOHCl以(yi)MgOH+和Cl–離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)形式存在于(yu)熔融氯鹽中。當溫度高于(yu)550℃時(shi)，MgOH+會分解為MgO和強腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)H+離(li)子(zi)(zi)，從而與商用Cr-Fe-Ni合金中較活潑的(de)(de)Cr和Si元素發生反(fan)應。

除金屬合(he)金外，科(ke)研(yan)人員還(huan)對(dui)陶瓷結構材料(liao)(liao)的(de)(de)腐蝕(shi)行為進行了研(yan)究，如(ru)高(gao)(gao)溫(wen)（>600℃）下熔(rong)(rong)融(rong)KCl/NaCl中的(de)(de)Al2O3和(he)(he)SiC材料(liao)(liao)，以及熔(rong)(rong)融(rong)MgCl2/NaCl/KCl中碳(tan)纖維增強的(de)(de)碳(tan)化硅復合(he)材料(liao)(liao)（C/C-SiC）。C/C-SiC在熔(rong)(rong)融(rong)氯(lv)鹽中的(de)(de)浸漬試驗表明，其具(ju)有優異的(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)、高(gao)(gao)溫(wen)下優良的(de)(de)機(ji)械性(xing)(xing)能和(he)(he)高(gao)(gao)斷裂韌性(xing)(xing)。這種材料(liao)(liao)可用作熔(rong)(rong)融(rong)氯(lv)鹽技術(shu)中關鍵部(bu)件(jian)（如(ru)熔(rong)(rong)鹽泵(beng)和(he)(he)熔(rong)(rong)鹽閥）的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)結構材料(liao)(liao)。

圖10在惰性氣氛下，Cr-Fe-Ni合金在熔融MgCl2/KCl/NaCl中的雜質腐蝕機理。轉載自參考文獻，已獲得Elsevier B.V.許可，?2018

2.熔融(rong)氯鹽的純(chun)化方法

（1）熱純化方法

已有(you)科研(yan)人(ren)員對(dui)采用(yong)(yong)加熱法(fa)降低含有(you)強吸濕性(xing)氯鹽(yan)的(de)(de)(de)熔(rong)融氯鹽(yan)腐蝕性(xing)進行了(le)研(yan)究。例如，通過(guo)控制溫(wen)度(du)逐步加熱混(hun)合(he)鹽(yan)抑制前(qian)面(mian)提到的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)解副(fu)反應，從而(er)減少(shao)(shao)腐蝕性(xing)雜(za)質(zhi)。根(gen)據MgCl2水(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)物的(de)(de)(de)H2O和(he)(he)HCl的(de)(de)(de)蒸氣(qi)壓圖（圖11），Kipouros和(he)(he)Sadoway使用(yong)(yong)多步加熱法(fa)來純(chun)化(hua)MgCl2的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)物。通過(guo)逐步升(sheng)高鹽(yan)溫(wen)，將(jiang)室溫(wen)下的(de)(de)(de)MgCl2水(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)物MgCl2·6H2O依次(ci)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)，在(zai)溫(wen)度(du)為(wei)T1~T3時依次(ci)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)為(wei)MgCl2·4H2O、MgCl2·2H2O和(he)(he)MgCl2·H2O。科研(yan)人(ren)員可將(jiang)鹽(yan)溫(wen)控制在(zai)T3和(he)(he)T4（MgCl2·H2O的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)解溫(wen)度(du)）之間，使更多的(de)(de)(de)MgCl2·H2O脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)形(xing)成無水(shui)(shui)(shui)(shui)MgCl2，且不形(xing)成或只形(xing)成少(shao)(shao)量(liang)的(de)(de)(de)MgOHCl。近期，Vidal和(he)(he)Klammer研(yan)究了(le)這樣的(de)(de)(de)熱純(chun)化(hua)過(guo)程(cheng)。我們課題(ti)組(zu)使用(yong)(yong)DSC、熱重分析(xi)-結合(he)質(zhi)譜（TG-MS）和(he)(he)EDX分析(xi)方(fang)法(fa)，以及在(zai)線監測(ce)生成的(de)(de)(de)HCl氣(qi)體(ti)，對(dui)含有(you)水(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)MgCl2（MgCl2·6H2O）的(de)(de)(de)MgCl2/NaCl/KCl混(hun)合(he)鹽(yan)（摩爾分數分別為(wei)60%/20%/20%）的(de)(de)(de)熱純(chun)化(hua)方(fang)法(fa)進行了(le)研(yan)究。我們還測(ce)試了(le)另一種鹽(yan)脫(tuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)方(fang)法(fa)，即(ji)在(zai)加熱至熔(rong)點之前(qian)，在(zai)低于熔(rong)點的(de)(de)(de)350℃下通過(guo)使用(yong)(yong)惰性(xing)氣(qi)體(ti)吹掃固體(ti)鹽(yan)，以減少(shao)(shao)水(shui)(shui)(shui)(shui)解副(fu)反應和(he)(he)鹽(yan)中MgOHCl等(deng)腐蝕性(xing)雜(za)質(zhi)的(de)(de)(de)濃度(du)。

圖11基于MgCl2水合物的H2O和HCl的蒸氣壓圖，通過逐步加熱對鹽進行純化。1 atm=101 325 Pa。轉載自參考文獻，已經Elsevier Science Ltd.許可，?2001

然而，根據圖(tu)(tu)11中(zhong)的(de)(de)蒸氣壓(ya)圖(tu)(tu)，通(tong)(tong)過逐(zhu)(zhu)步(bu)(bu)(bu)加熱的(de)(de)方法不可能完全避(bi)免式（3）和式（4）中(zhong)的(de)(de)水解(jie)反應。經過上述(shu)逐(zhu)(zhu)步(bu)(bu)(bu)加熱的(de)(de)純化(hua)后，鹽(yan)中(zhong)仍(reng)殘留少量氫氧化(hua)物(wu)雜質(zhi)(zhi)（質(zhi)(zhi)量分數通(tong)(tong)常(chang)為(wei)0.1%~1%），這些雜質(zhi)(zhi)可導致金屬結構(gou)材料的(de)(de)嚴重腐蝕(shi)(shi)。MgOHCl以MgOH+和Cl–的(de)(de)形式溶于熔融(rong)氯鹽(yan)中(zhong)。在溫度(du)高(gao)于555℃下(xia)，MgOH+進一步(bu)(bu)(bu)分解(jie)為(wei)MgO和腐蝕(shi)(shi)性(xing)H+。在惰性(xing)氣氛(fen)下(xia)，可溶性(xing)金屬羥(qian)基離子被(bei)認為(wei)是熔融(rong)氯鹽(yan)中(zhong)最關鍵的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)性(xing)雜質(zhi)(zhi)。低(di)濃度(du)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)性(xing)雜質(zhi)(zhi)用熱純化(hua)方法不容(rong)易被(bei)去(qu)除，建議(yi)通(tong)(tong)過如化(hua)學或電化(hua)學純化(hua)方法，進一步(bu)(bu)(bu)降低(di)其濃度(du)，以減緩結構(gou)材料的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率。

（2）化學純化方法

已(yi)有科研(yan)(yan)人員使用(yong)(yong)(yong)化學(xue)方法(fa)來純化熔融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)，如在(zai)含LiCl的(de)熔融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)中(zhong)添(tian)加Li金(jin)屬(shu)或在(zai)含MgCl2的(de)熔融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)中(zhong)添(tian)加Mg金(jin)屬(shu)作為(wei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)。結果表明(ming)，在(zai)熔鹽(yan)(yan)靜態或熱虹吸動態試(shi)驗條(tiao)件下(xia)，商(shang)用(yong)(yong)(yong)Cr-FeNi合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率顯(xian)著降(jiang)低(di)(di)（圖(tu)12）。我們課題組將三種商(shang)用(yong)(yong)(yong)Cr-Fe-Ni高溫合(he)(he)金(jin)（SS 310、Incoloy 800 H和Hastelloy C-276）浸漬(zi)在(zai)MgCl2/NaCl/KCl（摩爾分數為(wei)60%/20%/20%）熔鹽(yan)(yan)中(zhong)，并添(tian)加質量分數為(wei)1%的(de)Mg金(jin)屬(shu)作為(wei)緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)，在(zai)惰(duo)性氣氛和700℃的(de)條(tiao)件下(xia)進行了500 h的(de)試(shi)驗。與不添(tian)加Mg相比(bi)，添(tian)加Mg緩(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)可(ke)將合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)率顯(xian)著降(jiang)低(di)(di)70%以(yi)上，原因是添(tian)加金(jin)屬(shu)Mg可(ke)降(jiang)低(di)(di)腐蝕(shi)(shi)性雜(za)質MgOHCl的(de)濃(nong)度，從而降(jiang)低(di)(di)熔融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)的(de)氧化還原電(dian)位（即腐蝕(shi)(shi)性）。最近，Choi等(deng)使用(yong)(yong)(yong)循環伏安(an)法(fa)和開路電(dian)位法(fa)等(deng)電(dian)化學(xue)方法(fa)深入(ru)研(yan)(yan)究了熔融(rong)(rong)氯(lv)(lv)鹽(yan)(yan)中(zhong)Mg金(jin)屬(shu)的(de)緩(huan)蝕(shi)(shi)機理。Sun等(deng)使用(yong)(yong)(yong)電(dian)感耦合(he)(he)等(deng)離子體(ti)原子發射光譜(pu)（ICP-AES）、拉(la)曼光譜(pu)和紅外光譜(pu)等(deng)分析方法(fa)，分析了添(tian)加金(jin)屬(shu)Mg后MgCl2/NaCl/KCl熔融(rong)(rong)混合(he)(he)鹽(yan)(yan)的(de)化學(xue)性質。他們的(de)研(yan)(yan)究結果也表明(ming)，添(tian)加Mg可(ke)以(yi)去除MgOHCl等(deng)腐蝕(shi)(shi)性雜(za)質，從而降(jiang)低(di)(di)鹽(yan)(yan)的(de)腐蝕(shi)(shi)性。

除了添加(jia)緩蝕劑，Kurley等使用(yong)(yong)(yong)多(duo)種碳氯化(hua)(hua)有(you)機氣(qi)體及其混合(he)氣(qi)體，通(tong)過(guo)碳氯化(hua)(hua)方法純化(hua)(hua)了KCl-MgCl2熔(rong)鹽(yan)。他們讓四(si)氯化(hua)(hua)碳氣(qi)體通(tong)過(guo)熔(rong)鹽(yan)，成功地將(jiang)千克(ke)(ke)級熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)雜(za)質(zhi)濃度(du)純化(hua)(hua)到很低(di)的(de)(de)(de)水(shui)平（每千克(ke)(ke)鹽(yan)只含42μmol MgO）。如(ru)圖13顯示，在(zai)這種被純化(hua)(hua)后的(de)(de)(de)700℃熔(rong)融氯鹽(yan)中(zhong)，不銹鋼SS 316L具有(you)與鎳基(ji)哈氏合(he)金Hastelloy N相近(jin)的(de)(de)(de)低(di)腐(fu)(fu)蝕速(su)率。兩種合(he)金的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速(su)率均小(xiao)于(yu)30μm?a–1（100 h浸漬試驗后合(he)金質(zhi)量變化(hua)(hua)低(di)于(yu)0.2 mg?cm–2），接(jie)近(jin)30年使用(yong)(yong)(yong)壽命的(de)(de)(de)要求。因此，此實(shi)驗驗證了熔(rong)融氯鹽(yan)中(zhong)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕性雜(za)質(zhi)是腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)主要原因。同時還表明，如(ru)果將(jiang)雜(za)質(zhi)的(de)(de)(de)濃度(du)控制在(zai)低(di)水(shui)平，那么在(zai)下一代熔(rong)融氯鹽(yan)儲熱系統(tong)中(zhong)也允許(xu)使用(yong)(yong)(yong)價格(ge)較低(di)的(de)(de)(de)結構材料（如(ru)不銹鋼），以增強其成本競爭力。

圖12在靜態和熱虹吸的腐蝕測試條件下，Haynes 230合金在有和沒有Mg緩蝕劑的850℃MgCl2-KCl熔鹽中的腐蝕速率比較

圖13在惰性氣氛及700℃下，隨著KCl-MgCl2鹽純度的提高，浸漬其中的SS 316L（a）和哈氏合金N（Hastelloy N）（b）的質量變化。轉載自參考文獻，已經Royal Society of Chemistry許可，?2019

（3）電化(hua)(hua)學純化(hua)(hua)方法(fa)

一些電化學方法也被科研人員用來純化熔融(rong)(rong)氯(lv)鹽。文獻[101–103]顯示(shi)可以通過使(shi)用惰性電極對熔融(rong)(rong)氯(lv)鹽進行預電解（PE），去除其中的(de)大多數雜質(zhi)。但是，使(shi)用惰性電極將發生以下反應，并產生Cl2等有毒氣體。

陰極(ji)（還原）：2MgOH++2e–=2MgO(s)+H2(g)（5）

陽極（氧化）：2Cl–=Cl2(g)+2e–（6）

總(zong)反應：2MgOH++2Cl–=Cl2(g)+2MgO(s)+H2(g)（7）

此外，陰(yin)極(ji)(ji)(ji)表面會被產生(sheng)的電(dian)絕(jue)緣固體(ti)(ti)MgO鈍化(hua)。為避免(mian)Cl2等有毒氣(qi)體(ti)(ti)的產生(sheng)和(he)電(dian)極(ji)(ji)(ji)的鈍化(hua)，我們(men)課題(ti)組在電(dian)解中使用了Mg陽極(ji)(ji)(ji)和(he)脈沖電(dian)位對(dui)MgCl2/KCl/NaCl熔(rong)鹽進行純(chun)化(hua)，從(cong)而降低其腐(fu)蝕(shi)性，具體(ti)(ti)反應過程如(ru)下所(suo)示：

陰極（還原(yuan)）：2MgOH++2e–=2MgO(s)+H2(g)（8）

陽極（氧化）：Mg(s)=Mg2++2e–（9）

總反應：2MgOH++Mg(s)=Mg2++2MgO(s)+H2(g)（10）

圖14是上(shang)述(shu)反應的(de)(de)示意(yi)圖，以(yi)及在Mg陽極電(dian)解(jie)中(zhong)觀察到的(de)(de)現象。實驗(yan)結果表(biao)明，電(dian)解(jie)可有效去除腐(fu)(fu)蝕(shi)性雜質MgOHCl。同時通過對浸(jin)入(ru)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽中(zhong)的(de)(de)商用高溫合(he)金（Incoloy 800 H）進行動(dong)電(dian)位極化(hua)(hua)法（PDP）測(ce)試(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)，測(ce)試(shi)結果表(biao)明，由于鹽的(de)(de)純化(hua)(hua)，合(he)金的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)被降低(di)80%以(yi)上(shang)。而且，電(dian)解(jie)過程中(zhong)施加的(de)(de)脈沖電(dian)位可以(yi)抑(yi)制因MgO析出導致的(de)(de)陰極鈍化(hua)(hua)失活。所以(yi)，這種電(dian)化(hua)(hua)學鹽純化(hua)(hua)方法被認(ren)為有希(xi)望低(di)成(cheng)本(ben)控制熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性。

圖14在惰性氣氛下，使用Mg陽極對500℃下的KCl/MgCl2/NaCl熔鹽進行電化學鹽純化，圖中所示為假定發生的電解反應和實驗觀察到的現象。轉載自參考文獻，已經Elsevier B.V.許可，?2019

（4）腐(fu)蝕性雜質的測(ce)(ce)量和(he)監測(ce)(ce)方法

為(wei)了(le)測(ce)(ce)量(liang)/監(jian)測(ce)(ce)含(han)(han)MgCl2的(de)(de)(de)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)中腐(fu)蝕(shi)性雜質（如MgOHCl）的(de)(de)(de)濃度，已有(you)科研(yan)(yan)人員提出(chu)了(le)幾種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)，如酸堿滴定(ding)法(fa)(fa)(fa)(fa)和循(xun)(xun)環伏(fu)(fu)安(an)(an)法(fa)(fa)(fa)(fa)。Kurley等使用微量(liang)移液管和商業pH電極(ji)，基于(yu)酸堿滴定(ding)法(fa)(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)量(liang)了(le)KCl-MgCl2熔(rong)鹽(yan)(yan)中溶解的(de)(de)(de)氧化(hua)物雜質濃度，測(ce)(ce)量(liang)極(ji)限低(di)于(yu)50μmol·kg–1，即MgOH+含(han)(han)量(liang)為(wei)5 ppm。Skar和我們課題組(zu)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究工作表(biao)(biao)明，循(xun)(xun)環伏(fu)(fu)安(an)(an)法(fa)(fa)(fa)(fa)是一(yi)種(zhong)有(you)應用前景的(de)(de)(de)原(yuan)位(wei)監(jian)測(ce)(ce)MgOH+雜質的(de)(de)(de)技術，其(qi)測(ce)(ce)量(liang)MgOH+含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)極(ji)限可(ke)低(di)于(yu)100 ppm。圖15顯示(shi)了(le)帶有(you)雜質離子MgOH+的(de)(de)(de)MgCl2/KCl/NaCl熔(rong)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環伏(fu)(fu)安(an)(an)圖。循(xun)(xun)環伏(fu)(fu)安(an)(an)法(fa)(fa)(fa)(fa)和滴定(ding)法(fa)(fa)(fa)(fa)測(ce)(ce)量(liang)表(biao)(biao)明，反應B[MgOH++e–→MgO(s)+(1/2)H2(g)]的(de)(de)(de)電流密(mi)度峰(feng)值(zhi)ip與(yu)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)中MgOH+的(de)(de)(de)濃度成(cheng)正(zheng)比。除這些方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)外(wai)(wai)，其(qi)他方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)，如前面(mian)提到的(de)(de)(de)拉(la)曼光(guang)譜法(fa)(fa)(fa)(fa)和紅外(wai)(wai)光(guang)譜法(fa)(fa)(fa)(fa)也(ye)可(ke)以被(bei)用于(yu)測(ce)(ce)量(liang)和監(jian)測(ce)(ce)MgOH+雜質。不同于(yu)化(hua)學事后分析（post analysis）方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)，原(yuan)位(wei)監(jian)測(ce)(ce)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)優點是它可(ke)以被(bei)開(kai)發成(cheng)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)雜質在(zai)線監(jian)測(ce)(ce)技術，與(yu)上述鹽(yan)(yan)純化(hua)技術集成(cheng)在(zai)一(yi)起形成(cheng)熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)(yan)腐(fu)蝕(shi)控制系統。

圖15含有MgOH+雜質離子的MgCl2/KCl/NaCl熔鹽的典型循環伏安圖。反應A：Mg2++2e–=Mg(s)；反應A′：Mg(s)=Mg2++2e–；反應B：MgOH++e–=MgO(s)+(1/2)H2(g)；反應C：Cl–=(1/2)Cl2(g)+e–。T=500℃；工作電極材料：鎢；掃描速率：200 mV·s–1。ip(B)：反應B的電流密度峰值。轉載自參考文獻，已經Elsevier Ltd.許可，?2017

3.其他緩蝕方法

除了(le)鹽純(chun)化(hua)外，科研人員還提(ti)出了(le)其他的緩(huan)蝕(shi)(shi)方(fang)法，比(bi)如(ru)(ru)通(tong)過改(gai)進和處(chu)理結(jie)構材料(liao)減少其腐蝕(shi)(shi)，如(ru)(ru)表(biao)(biao)面(mian)(mian)涂覆或(huo)生成Al2O3、釔穩定(ding)氧化(hua)鋯(gao)（yttriastabilized zirconia,YSZ）、鐵基(ji)或(huo)鎳(nie)基(ji)無定(ding)形涂層(ceng)等保護層(ceng)。實驗表(biao)(biao)明該方(fang)法具有(you)一定(ding)的發(fa)展(zhan)前景。與鹽純(chun)化(hua)方(fang)法相比(bi)，合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)保護層(ceng)可(ke)以同時減輕合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)熔融氯鹽和保護氣(qi)體(ti)中的腐蝕(shi)(shi)。Gomez-Vidal等在(zai)高(gao)溫（如(ru)(ru)1050℃）下預(yu)(yu)氧化(hua)含鋁(lv)(lv)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，從而在(zai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)形成了(le)致密而連續的氧化(hua)鋁(lv)(lv)保護層(ceng)，腐蝕(shi)(shi)實驗表(biao)(biao)明可(ke)有(you)效保護合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)免受熔融氯鹽的腐蝕(shi)(shi)。此外，Raiman等通(tong)過實驗顯示，鐵基(ji)或(huo)鎳(nie)基(ji)無定(ding)形涂層(ceng)可(ke)以改(gai)善結(jie)構合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)熔融氯鹽中的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。我們課題組也進行(xing)了(le)這方(fang)面(mian)(mian)的研究，與KIT合(he)(he)(he)(he)作(zuo)在(zai)高(gao)溫（800℃）下將(jiang)Fe-Cr-Al模型合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)（鋁(lv)(lv)的質(zhi)量(liang)分(fen)數為(wei)8%）在(zai)空氣(qi)中進行(xing)預(yu)(yu)氧化(hua)，從而在(zai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)形成一層(ceng)致密的氧化(hua)鋁(lv)(lv)保護層(ceng)。如(ru)(ru)圖16所示，附著在(zai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的氧化(hua)鋁(lv)(lv)保護層(ceng)可(ke)以有(you)效地抑制(zhi)Cr和Fe的氧化(hua)溶解以及腐蝕(shi)(shi)性(xing)雜(za)質(zhi)滲透進合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)而腐蝕(shi)(shi)基(ji)體(ti)。

圖16在惰性氣氛下，經過700℃的MgCl2/KCl/NaCl熔鹽500 h的腐蝕后，預氧化后的Fe-Cr-Al模型合金（Al的質量分數為8%）橫截面的SEM圖和EDS映射。轉載自參考文獻，已經Elsevier B.V.許可，?2018

四、結論與展望

在(zai)過(guo)去10年(nian)（2010—2020年(nian)）中(zhong)(zhong)，在(zai)許多國家/地區，包括美國、澳(ao)大利亞(ya)、歐洲和(he)亞(ya)洲（主要(yao)是中(zhong)(zhong)國）的(de)(de)研(yan)(yan)究項目支(zhi)持下(xia)，使用新型儲(chu)熱(re)/導熱(re)材料的(de)(de)下(xia)一代CSP技術(shu)的(de)(de)研(yan)(yan)發取得了(le)重(zhong)大進展。科研(yan)(yan)人員(yuan)研(yan)(yan)發適用于565℃以上(shang)的(de)(de)新性儲(chu)熱(re)/導熱(re)技術(shu)，并(bing)將它們(men)和(he)具有更(geng)高熱(re)電(dian)轉換效率(lv)的(de)(de)動力循環(huan)（如(ru)sCO2動力循環(huan)）相結(jie)合。他(ta)們(men)廣泛研(yan)(yan)究了(le)4種有發展前景的(de)(de)技術(shu)路線，即固體(ti)顆(ke)粒、熔(rong)鹽、氣(qi)體(ti)和(he)液態金屬技術(shu)路線。本文總(zong)結(jie)了(le)上(shang)述技術(shu)的(de)(de)最(zui)新研(yan)(yan)發進展和(he)面臨的(de)(de)主要(yao)挑(tiao)戰，此外，還對這些技術(shu)的(de)(de)優缺點(dian)進行了(le)比較和(he)評(ping)論。

在這些候(hou)選的新型(xing)儲(chu)熱/導熱材(cai)料(liao)中，熔(rong)融氯鹽由(you)于優良的熱性(xing)能和低(di)廉的材(cai)料(liao)價格(ge)被認為是下(xia)一(yi)(yi)代熔(rong)鹽技術中最有希望的儲(chu)熱/導熱材(cai)料(liao)，其可(ke)在高達750℃的溫(wen)(wen)度下(xia)使(shi)用(yong)。然而，熔(rong)融氯鹽在高溫(wen)(wen)下(xia)對(dui)金(jin)屬結構材(cai)料(liao)具(ju)有強腐蝕性(xing)，因此科研人員需要解決這一(yi)(yi)挑戰，確保儲(chu)熱系統的長壽(shou)命和可(ke)靠性(xing)。

熔(rong)融氯(lv)鹽儲熱/導熱技(ji)術的研發進展總結如(ru)下：

（1）MgCl2/KCl/NaCl已被確定為最(zui)有發(fa)展前景的(de)熔融氯(lv)鹽(yan)儲熱/導熱材料(liao)；

（2）熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)的物(wu)性參(can)數(shu)對熔(rong)融(rong)氯(lv)鹽(yan)技術(shu)的工程設計至關重要，其重要物(wu)性的測量方法和推薦值（即(ji)最低熔(rong)點、蒸氣(qi)壓、比熱容、密度、導熱系數(shu)、黏度和腐蝕性等(deng)）還(huan)需進一步確認；

（3）結構材料（如合(he)金）在熔(rong)融氯鹽中的腐蝕(shi)機理已被廣泛研究，基于腐蝕(shi)機理，科研人員也找到(dao)了一些(xie)有發展前景(jing)的腐蝕(shi)控制方法。

在回(hui)顧和(he)總(zong)結(jie)最新研(yan)究進(jin)展的(de)基礎(chu)上(shang)，本(ben)文也給(gei)出(chu)一些(xie)未來(lai)研(yan)究建議(yi)，以促(cu)進(jin)熔融氯鹽儲熱(re)/導熱(re)技術的(de)成熟和(he)實現其在下一代CSP電站中(zhong)的(de)應用(yong)：

（1）研究如何合理整(zheng)合鹽純化和減緩腐蝕的方法，開(kai)發經濟有效的控制熔融氯(lv)鹽腐蝕性的技術；

（2）研究經濟有效的腐蝕(shi)控制方法及系統；

（3）考慮(lv)耐久性以(yi)及(ji)熔(rong)融氯鹽的腐蝕性，確定值得在實驗室水(shui)平試驗的結構材料(liao)；

（4）開發熔鹽回路中所需(xu)的所有(you)關鍵部件(jian)，如熔融(rong)氯鹽儲罐、熱交換器、管道(dao)、泵和閥門，并在高溫(wen)下進行熔融(rong)氯鹽回路試點示范；

（5）確定整(zheng)個技(ji)術放大策略，包括考慮實際應(ying)用中所需的材料和(he)工藝。

注：本文內容呈現略有調整，若需可查看原文。

改編原文：