CN108003845A - 一种三元硝酸熔盐及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三元硝酸熔盐及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1、将质量分数30％～40％硝酸钠、10％～40％硝酸钾和20％～60％亚硝酸钾在容器中进行混合，得到混合物；S2、将所述容器放入加热装置进行加热，使所述混合物熔融，得到熔融物；S3、加热所熔融物，得到硝酸熔盐。本发明提高了三元硝酸盐熔盐体系的分解温度，进一步提高了对太阳能的利用效率。

Description

一种三元硝酸熔盐及其制备方法
技术领域
本发明涉及硝酸熔盐领域，尤其涉及一种三元硝酸熔盐及其制备方法。
背景技术
环境和能源问题是当今世界最为关注的两大问题，开发和利用太阳能被国际公认是解决以上两个问题的重要方向和选择,其中的太阳能热发电是太阳能大规模利用的最为主要的一种方式。太阳能热发电的关键技术是高温传热蓄热技术，传热蓄热介质对于系统的效率提高和成本降低至关重要。
太阳能热发电技术从上世纪八十年代发展至今，使用了多种传热介质包括水和蒸汽、空气或氮气、液态金属、导热油和熔融盐，所需要的传热介质使用温度越来越高，同时也要求传热能力越来越大。就目前看来，得到太阳能热发电系统实际应用的传热介质主要有高压水蒸气、导热油和熔融盐，与前两者相比，由于熔融盐具有较高的使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等“四高三低”的优势，受到国内外专家高度重视，成为太阳能热发电储能介质的首选，是目前太阳能热发电系统传热介质的主要发展方向之一。
三元硝酸熔盐(简称HTS熔盐)，作为一种由三种硝酸单盐混合均匀加热制备而成的三元共晶盐，是目前国内外太阳能热发电站所使用的主要介质，其工作温度范围为149℃～538℃。相比于二元硝酸盐熔盐(简称solar salt熔盐)的工作温度范围260℃～565℃，HTS熔盐体系熔点低，实际的下限温度必然低，有利于降低保温能耗，然而HTS熔盐体系的分解温度也偏低，这会导致发电系统的热机效率偏低，导致太阳能利用效率偏低，因此，分解温度低是三元硝酸盐熔盐体系作为除热蓄热介质的缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种三元硝酸熔盐及其制备方法，以提高三元硝酸盐熔盐体系的分解温度，进一步提高了对太阳能的利用效率。
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤：
S1、将质量分数30％～40％硝酸钠、10％～40％硝酸钾和20％～60％亚硝酸钾在容器中进行混合，得到混合物；
S2、将所述容器放入加热装置进行加热，使所述混合物熔融，得到熔融物；
S3、加热所熔融物，得到硝酸熔盐。
优选地，在步骤S1中，将所述硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钾在所述容器中混合均匀。
优选地，所述加热装置为马弗炉。
优选地，在步骤S3中，加热温度为300℃～400℃。
优选地，在步骤S3中，对所述熔融物进行恒温加热。
优选地，在步骤S3中，加热所述熔融物的时长为3h～4h。
优选地，在步骤S3中，加热时长为60min。
优选地，在步骤S3中，在加热所述熔融物之后，冷却到室温。
本发明还提供了一种三元硝酸熔盐，采用任一所述的制备方法制备而成。
优选地，熔点为146.4℃～198.4℃，分解温度为601.8℃～658.1℃。
现有技术的三元硝酸熔盐(简称HTS熔盐)，作为太阳能热发电最有前途的传热蓄热介质之一，分解温度一般不超过600℃，在一定程度上限制了对阳能的利用效率。
而本发明提供的分解温度高达650℃的新型三元硝酸盐熔盐，从而提高三元硝酸盐熔盐体系的分解温度，进一步提高了对太阳能的利用效率。
本发明提出的硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钾三元硝酸盐熔盐，其熔点相当，但分解温度得到提高，从而使硝酸盐熔盐作为太阳能传热蓄热介质的工作温度范围得到进一步拓展。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是实施例1获得的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线；
图2是实施例2获得的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线；
图3是实施例3获得的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将40.00％(质量分数)硝酸钠、40.00％(质量分数)硝酸钾和20.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。
如图1所示，是本实施例的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线，从图1可以看出，本硝酸熔盐样品的熔点198.4℃，分解温度603.6℃(以失重3％时的温度为准)。
实施例2
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将30.00％(质量分数)硝酸钠、10.00％(质量分数)硝酸钾和60.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。
如图2所示，是本实施例的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线，从图2可以看出，本硝酸熔盐样品的熔点146.4℃，分解温度658.1℃(以失重3％时的温度为准)。
实施例3
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将40.00％(质量分数)硝酸钠、20.00％(质量分数)硝酸钾和40.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。
如图3所示，是本实施例的硝酸熔盐样品的温度-TG曲线，以及温度-DSC曲线，从图3可以看出，本硝酸熔盐样品的157.1℃，分解温度601.8℃(以失重3％时的温度为准)。
实施例4
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将35.00％(质量分数)硝酸钠、25.00％(质量分数)硝酸钾和40.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。
实施例5
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将40.00％(质量分数)硝酸钠、15.00％(质量分数)硝酸钾和45.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。
实施例6
一种三元硝酸熔盐制备方法，包括如下步骤。
S1、将40.00％(质量分数)硝酸钠、30.00％(质量分数)硝酸钾和30.00％(质量分数)亚硝酸钾在坩埚中混合均匀，得到混合物。
S2、将混合物放入马弗炉中加热，使所述混合物熔融，待混合物全部熔化后，得到熔融物。
S3、恒温加热熔融物60min，冷却到室温，得到硝酸熔盐样品。

Claims (10)

1.一种三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，包括如下步骤：
S1、将质量分数30％～40％硝酸钠、10％～40％硝酸钾和20％～60％亚硝酸钾在容器中进行混合，得到混合物；
S2、将所述容器放入加热装置进行加热，使所述混合物熔融，得到熔融物；
S3、加热所熔融物，得到硝酸熔盐。
2.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S1中，将所述硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钾在所述容器中混合均匀。
3.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，所述加热装置为马弗炉。
4.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S3中，加热温度为300℃～400℃。
5.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S3中，对所述熔融物进行恒温加热。
6.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S3中，加热所述熔融物的时长为3h～4h。
7.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S3中，加热时长为60min。
8.如权利要求1所述的三元硝酸熔盐制备方法，其特征是，在步骤S3中，在加热所述熔融物之后，冷却到室温。
9.一种三元硝酸熔盐，其特征是，采用如权利要求1-8任一所述的制备方法制备而成。
10.如权利要求9所述的三元硝酸熔盐，其特征是，熔点为146.4℃～198.4℃，分解温度为601.8℃～658.1℃。
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