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該(gai)項研究三個創新點如(ru)下：1、三元(yuan)氯(lv)鹽體(ti)系具(ju)有(you)良(liang)好的熱物理性質(zhi)和(he)高(gao)溫(wen)穩定性；2、在熔融鹽環境下，雜質(zhi)，溫(wen)度和(he)活度梯度是造成金屬腐蝕的主要原因；3、在高(gao)溫(wen)熔鹽中，抑(yi)制金屬結構材料腐蝕的主要手(shou)段為氯(lv)鹽提(ti)純和(he)加入(ru)緩蝕劑。

圖1：熔融硝(xiao)酸鹽作為TES/HTF系統的(de)商業塔式CSP機組(zu)

研(yan)究指出，太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)是(shi)地球(qiu)表面(mian)最(zui)(zui)豐富的(de)(de)(de)清潔可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)，太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)利用是(shi)全球(qiu)可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展戰略最(zui)(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)組成部分，將聚光太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)發(fa)電(dian)(CSP)與熱(re)能(neng)(neng)(neng)儲存(TES)耦合(he)產生可(ke)調度(du)的(de)(de)(de)清潔電(dian)力(li)是(shi)實現能(neng)(neng)(neng)源(yuan)低碳轉型的(de)(de)(de)重要(yao)途徑(jing)之一(yi)。太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)光熱(re)電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量轉換(huan)效(xiao)率(lv)和功(gong)率(lv)成本是(shi)上述(shu)技術(shu)的(de)(de)(de)制約因素。而以熔融鹽為(wei)代表，開發(fa)具有更高工作溫(wen)度(du)(> 565oC)的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)(neng)儲存(TES)/傳(chuan)熱(re)流(liu)體(HTFs)系統是(shi)提升太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)光熱(re)發(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)重要(yao)技術(shu)途徑(jing)。

目(mu)前采(cai)用(yong)直接熔融硝酸鹽TES/HTF系統(60%NANO3-40%KNO3）的(de)商業塔式CSP電(dian)站(zhan)中(zhong)的(de)聚光塔裝置的(de)可調性(xing)和效率嚴(yan)重依賴于所使用(yong)的(de)高溫(wen)儲能(neng)介質和換熱流體(HTF)。硝酸鹽的(de)允許工作(zuo)溫(wen)度僅為(wei)565℃，發電(dian)凈熱電(dian)轉換效率為(wei)35%左右(you)。

一般而言，提高任何(he)熱(re)力循環效率(lv)的(de)(de)關(guan)鍵在(zai)于提高系統(tong)的(de)(de)運行溫(wen)度。為進一步提高聚光太(tai)陽能(neng)發電(dian)效率(lv)，能(neng)源部對TES/HTF系統(tong)的(de)(de)傳熱(re)流(liu)體溫(wen)度提出了(le)新的(de)(de)目標(biao)（要求(qiu)工(gong)作溫(wen)度在(zai)700℃）。氯化物鹽(yan)(yan)、氟化物鹽(yan)(yan)或(huo)碳酸鹽(yan)(yan)有望取代(dai)目前的(de)(de)商業硝酸鹽(yan)(yan)來實現(xian)這一目標(biao)。研究總(zong)結了(le)氟鹽(yan)(yan)、氯鹽(yan)(yan)和(he)(he)碳酸鹽(yan)(yan)的(de)(de)熔化溫(wen)度和(he)(he)最高工(gong)作溫(wen)度（如表1）。

表1：氟鹽(yan)、氯鹽(yan)和碳酸鹽(yan)的熱性能

然而，高溫(wen)(wen)下的(de)氯(lv)(lv)鹽是一把雙刃(ren)劍(jian)：氯(lv)(lv)鹽可以在較寬的(de)溫(wen)(wen)度范圍內工作(zuo)，但相應地加劇了金(jin)屬基(ji)體(ti)的(de)腐蝕(shi)。在工作(zuo)過程中，氯(lv)(lv)化物鹽的(de)高溫(wen)(wen)以及內部機理(li)問(wen)(wen)題(ti)（如副反應等）可能(neng)引發諸多安全(quan)問(wen)(wen)題(ti)。

該研究(jiu)選用氯鹽來作為聚光太陽(yang)能(neng)電(dian)站傳熱流體進行(xing)綜(zong)合闡述，包括氯鹽的(de)組成、工作溫度和儲能(neng)密(mi)度。另(ling)外，研究(jiu)還(huan)重點從氯鹽的(de)角度介紹了(le)腐蝕(shi)的(de)最新研究(jiu)進展。最后，基于存(cun)在(zai)的(de)安全問題，對現有的(de)緩蝕(shi)技術(shu)也進行(xing)了(le)介紹。

注：本文作者為趙 樂，杜小澤，如需查閱原文，可添加微信號cspswd獲取。