纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展

聚光式太阳能热发电是解决能源和环境矛盾的理想途径,传热蓄热技术是光热发电的重要环节,在此需要解决的关键问题是传热蓄热介质。熔盐作为储蓄热介质具有明显优势。国内外运行的光热电站中大多使用二元硝酸熔盐(Solar salt)与三元硝酸熔盐(Hitec),但二者传蓄热性能均欠佳,影响了太阳能的利用效率。纳米材料的独特空间结构,使其具有优异的导热性能、良好的稳定性等,将其作为添加剂引入到硝酸熔盐体系中,有望改善材料的传热蓄热等热物性能,进而提高太阳能光热利用的效率,降低发电成本。本文综述了纳米金属粒子、纳米金属氧化物、纳米碳材料和其他无机纳米材料作为添加剂掺杂到硝酸熔盐体系中的相关研究,论述了改性后熔盐热物性的变化并探讨了作用机理,以期为制备优异热性能的储能熔盐提供参考。未来的研究可重点关注热物性测试、传热机理、构效关系和工业化中试,将具有优异的传蓄热性能的硝酸熔盐应用在太阳能光热发电领域,在清洁能源开发利用方面发挥更重要的作用。

基于盐湖资源的硝酸熔盐储能材料性能研究

太阳能光热发电是可再生能源发展的主要方向。作为太阳能光热发电的核心技术,熔融盐以热容量大、粘度低、蒸汽压低、使用温度范围宽等诸多独特的性能优势,成为光热发电储能的首选。相比之下,硝酸熔盐具有优良的传热和流体流动等特性,使其在光热储热系统中的性能优势较为突出。我国盐湖地区具备太阳能光热发电的发展空间和优势,丰富的无机盐资源可以降低相关相变储能材料的生产成本,有利于推进太阳能的规模化发展、能源结构的调整优化。据此,立足于盐湖资源的开发利用,以硝酸盐系列传热蓄热介质的工业应用为背景,针对产业化的二元硝酸盐熔盐做了更深入的系统研究;在此基础上,通过添加硝酸镁,制备了低熔点的三元熔盐储能材料;并将碳纳米管引入到硝酸盐体系,进一步提升了其导热性能。这不仅为硝酸熔盐储热材料的制备提供了理论基础,也为其在光热发电的应用打开了更多的可能性。