KR101480342B1 - 6성분계를 포함하는 열저장 물질 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융염의 녹는 온도를 낮추기 위한 NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3의 6성분계를 포함하는 열저장 물질에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양열 발전 (CSP, Concentrating Solar Power) 설비가 해가 진 후 혹은 구름이 낀 날씨에도 발전을 계속할 수 있도록 낮 시간 동안 얻은 열을 저장하는 소재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질산염 및 아질산염으로 구성된 무기염 혼합물을 포함하는 열저장 물질에 관한 것이다. 본 발명의 열저장 물질은 낮은 용융온도와 어는 온도를 가짐으로써 전체 시스템이 열을 흡수하지 못하는 상황에서도 액체상태의 열저장재가 열저장 장치와 열 흡수 설비 사이에서 얼지 않도록 하기 위한 것이다.
석탄, 석유 등 화석연료는 사용하기 편리하지만 사용 후 이산화탄소와 같은 온실가스를 배출할 뿐 아니라 매장량이 유한해서 미래의 에너지자원으로 사용하기에 한계가 있다. 반면에 태양에너지는 화석연료에 비하여 사용할 수 있는 기간이 매우 길며, 온실가스나 소음과 같은 환경저해 요인이 없어 미래형 에너지원으로 각광을 받고 있다.
태양에너지 중 태양전지로 대표되는 태양광 이용 기술은 그 역사가 길고 기술도 성숙되어 있기는 하지만 사막과 같이 고온 환경인 지역에서는 효율이 급격하게 떨어져 적합하지 않다. 태양열발전은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 많은 거울을 사용하여 태양빛을 한 곳으로 모아 얻는 고온으로 과열증기를 만들고 이 증기를 이용하여 발전을 하는 방식이다.
태양열발전은 태양빛을 모으는 과정에서 어떠한 종류의 오염도 일어나지 않고 얻어진 고온을 이용하여 제조한 과열증기는 이미 성숙된 기술인 증기기관 등을 이용하여 발전된다. 다만 태양이 떠 있는 낮에는 고온을 얻을 수 있어서 과열증기를 생산할 수 있으나, 해가 지고 난 후에는 고온을 얻을 수 없어서 하루에 8시간 정도만 발전할 수 있다는 단점이 있다.
태양빛을 모아 고온을 얻을 때 열의 일부를 열저장재에 저장하면 태양이 없어도 열저장재와 열교환하여 과열증기를 만들고 발전을 계속할 수 있다. 전통적인 열저장재는 질산나트륨과 질산칼륨을 혼합한 염으로 무게비로 60:40인 조성을 사용하면 220℃에서 액상이 되고 550℃까지 안정적으로 사용할 수 있다.
질산염 화합물로 구성된 용융염은 220℃ 이하에서는 고상이 되므로 태양열 발전장치와 열저장장치 사이를 순환하는 열전달 유체로 사용할 수 없다. 열전달유체로는 일반적으로 유기합성유를 사용하는데 열저장 유체와 열전달유체 사이에 열교환기가 추가로 필요하고 유기합성유가 400℃까지 안정하므로 400℃ 이상 열저장을 할 수 없는 단점이 있다.
용융염의 녹는 온도를 낮추기 위하여 기존에 사용되고 있던 NaNO3-KNO3의 2성분계 이외에 NaNO3-NaNO2-KNO3의 3성분계를 이용한 HITEC이 상품명으로 판매되고 있으나 어는 온도가 142℃로 여전히 높다. 용융염 열저장재의 어는 온도를 크게 낮추어 밤과 같이 태양으로부터 열을 얻지 못하는 동안에도 배관 안에서 열저장재가 얼지 않고 액상을 유지할 수 있다면 비싼 유기합성유를 사용하지 않고 저렴한 비용으로 열저장을 실시할 수 있다.
일반적으로 유사한 결정구조를 가지는 물질은 서로 혼합할 경우 녹는 온도 및 어는 온도가 낮아진다. 어떤 조성에서의 녹는 온도는 상평형도를 보면 알 수 있는데, 질산염 및 아질산염으로 구성된 조성은 NaNO3-KNO3, NaNO3-LiNO3, KNO3-LiNO3과 같은 2성분계와 NaNO3-KNO3-LiNO3, NaNO3-NaNO2-KNO3와 같은 3성분계일 수 있으며, 이들의 상평형도는 많이 제시되어 있지만, 4성분계 이상의 상평형도는 찾아보기 어려워서 많은 실험을 통해서 확인하여야 한다.
미국특허 제7588694호에서는 NaNO3-KNO3-LiNO3-Ca(NO3)2의 4성분계를 제조하여 녹는 온도를 100℃ 이하로 만들었다. 또한, 다른 선행기술로는 LiNO3-NaNO3-KNO3-NaNO2-KNO2의 5성분계를 사용하여 녹는 온도가 80℃인 용융염과 LiNO3-KNO3-NaNO2-KNO2의 4성분계를 사용하여 녹는 온도가 70℃인 용융염을 만들었다. 또한, LiNO3-NaNO3-KNO3-NaNO2-KNO2의 5성분계를 사용하여 녹는 온도가 70℃인 용융염도 연구되었다. 그러나, NaNO2, KNO2와 Ca(NO3)2를 동시에 첨가한 6성분계는 연구되지 않았으며, 더욱 낮은 녹는 온도가 여전히 요구되고 있다.
또한, 열저장재로 사용하기 위해서는 큰 열용량이 필요하므로 열저장재의 열용량을 증가시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명에서는 NaNO3-KNO3-LiNO3-NaNO2-KNO2-Ca(NO3)2의 6성분계를 포함함으로써 용융점을 더욱 낮추고자 하였다.
본 발명은 용융염의 녹는 온도를 낮추기 위하여 LiNO3-NaNO3-KNO3-NaNO2-KNO2의 5성분계에 Ca(NO3)2를 첨가하여 NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3의 6성분계를 포함하는 열저장 물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열용량이 높은 열저장 물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3를 포함하는 열저장 물질을 제공함으로써 용융점을 낮추고 열용량을 높이고자 한다.
바람직하게는, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.1 mol%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, NaNO3가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO2가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, KNO3가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, KNO2가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO3:NaNO2:KNO3:KNO2:Ca(NO3)2:LiNO3의 몰비가 1:1:1:1:0.2~0.5:0.8~2.2인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO3 1 mol에 대해 Ca(NO3)2와 LiNO3의 합이 1.3~2.7 mol인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
상기 NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3를 포함하는 열저장 물질을 구비하는 태양열 저장 장치를 제공한다.
본 발명의 6성분계 조성을 포함하는 열저장 물질은 이들이 형성하는 공정온도 (eutectic temperature)를 낮춤으로써 용융염 열저장재의 녹는 온도 혹은 어는 온도를 45℃까지 낮출 수 있다. 무기질 용융염의 어는 온도가 낮아짐에 따라서 용융염 조성물을 단순히 열저장재로서 뿐 만 아니라, 열전달유체로도 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 6성분계를 포함하는 열저장 물질을 사용할 경우 열저장효율을 크게 높일 수 있으며, 또한, 열용량이 높은 열저장 물질을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조한 6-9 조성물의 DSC (Differential Scanning Calorimeter) 측정 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은
NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3의 6성분계를 포함하는 열저장 물질을 제공한다. 본 발명에서와 같이 6성분계 조성은 기존의 2 내지 5성분계 조성에 비해서 용융염 열저장재의 녹는 온도를 더욱 낮출 수 있는 장점이 있다.
용융염의 어는 온도가 낮아지면 용융염 조성물은 단순히 열저장재로서만 사용할 수 있는 것이 아니라, 열전달유체로도 사용할 수 있어서 유기합성유를 열전달유체로 사용할 때 필요한 열교환기를 사용하지 않아도 된다. 또한, 열전달유체로 사용할 무기질 용융염의 사용온도가 550℃에 이르기 때문에 열저장효율을 크게 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 6성분계 조성을 포함하는 열저장 물질은 녹는 온도가 낮아서 밤과 같이 태양으로부터 열을 얻지 못하는 동안에도 열저장재가 얼지 않고 액상을 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 6성분계 조성물에 있어서,
바람직하게는, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.1 mol%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, NaNO3가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO2가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, KNO3가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, KNO2가 0.1 내지 0.2 mol%이고, Ca(NO3)2가 0.05 내지 0.4 mol%이고, LiNO3가 0.05 내지 0.5 mol% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO3:NaNO2:KNO3:KNO2:Ca(NO3)2:LiNO3의 몰비가 1:1:1:1:0.2~0.5:0.8~2.2인 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, NaNO3 1 mol에 대해 Ca(NO3)2와 LiNO3의 합이 1.3~2.7 mol인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은,
상기 NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3를 포함하는 열저장 물질을 구비하는 태양열 저장 장치를 제공한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
및
비교예
실시예
:
6성분계
조성물의 제조.
6성분계를 제조하기 위한 시약은 NaNO3 (Kanto, 99.9%), NaNO2 (Kanto 98.5%), KNO3 (Kanto, 99.0%), KNO2 (Aldrich, 96%), LiNO3 (Kanto GR), Ca(NO3)2·4H2O (Aldrich, 99%)를 사용하였으며, Ca(NO3)2·4H2O는 500℃에서 4시간 가열하여 Ca(NO3)2로 만든 후 사용하였다.
실시예
1
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-6 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.0500 | 0.3500 |
6-7 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.0500 | 0.3000 |
6-8 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.0500 | 0.2500 |
6-9 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.0500 | 0.2000 |
(mol%)
(6-6)에서 (6-9)와 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. 각 조성의 녹는 온도 및 어는 온도를 표로 나타내었으며, 녹는 온도 및 어는 온도가 여러 개 나타나는 것은 그 온도들을 모두 표시하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.35 mol일 때 가장 낮은 온도인 49.0℃에서 녹고 49.8℃에서 어는 것으로 나타났다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-6 | 49.0 | 79.3 | 92.3 | 142.6 | 49.8 | 없음 |
6-7 | 69.3 | 없음 | 없음 | 143.0 | 54.2 | 없음 |
6-8 | 71.0 | 없음 | 없음 | 144.3 | 78.6 | 없음 |
6-9 | 52.1 | 72.0 | 101.1 | 141.9 | 86.9 | 없음 |
(℃)
실시예
2
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-10 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1000 | 0.3000 |
6-11 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1000 | 0.2500 |
6-12 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1000 | 0.2000 |
6-13 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1000 | 0.1500 |
(mol%)
(6-10)에서 (6-13)과 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.15 mol%일 때 가장 낮은 온도인 50.9℃에서 녹고 113.0℃에서 어는 것으로 나타났다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 녹는 온도4 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-10 | 65.7 | 161.0 | 없음 | 없음 | 159.4 | 65.4 | 없음 |
6-11 | 63.8 | 없음 | 없음 | 없음 | 154.8 | 80.8 | 없음 |
6-12 | 86.7 | 117.4 | 없음 | 없음 | 157.8 | 100.0 | 없음 |
6-13 | 50.9 | 90.6 | 100.2 | 123.6 | 149.5 | 113.0 | 없음 |
(℃)
실시예
3
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-14 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.2500 |
6-15 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1500 | 0.2000 |
6-16 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1500 | 0.1500 |
6-17 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1500 | 0.1000 |
(mol%)
(6-14)에서 (6-17)과 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.2 mol%일 때 가장 낮은 온도인 73.9℃에서 녹고 68.0℃에서 어는 것으로 나타났다. (LiNO3)2의 조성이 0.25 mol%인 조성은 가장 낮은 온도인 50.0℃에서 녹지만 어는 온도가 152.8℃로 다소 높았다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 녹는 온도4 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-14 | 50.0 | 103.8 | 없음 | 없음 | 152.8 | 없음 | 없음 |
6-15 | 73.9 | 149.5 | 없음 | 없음 | 151.2 | 68.0 | 없음 |
6-16 | 76.1 | 107.0 | 없음 | 없음 | 149.8 | 89.7 | 없음 |
6-17 | 59.5 | 81.4 | 99.6 | 125.1 | 147.9 | 111.8 | 82.2 |
(℃)
실시예
4
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-18 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.2000 | 0.2000 |
6-19 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.2000 | 0.1500 |
6-20 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.1750 | 0.2000 | 0.1000 |
6-21 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.1875 | 0.2000 | 0.0500 |
(mol%)
(6-18)에서 (6-21)과 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.20 mol%일 때 가장 낮은 온도인 57.8℃에서 녹지만 어는 온도는 150.7℃인 것으로 나타났다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 녹는 온도4 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-18 | 57.8 | 없음 | 없음 | 없음 | 150.7 | 없음 | 없음 |
6-19 | 67.9 | 없음 | 없음 | 없음 | 154.1 | 없음 | 없음 |
6-20 | 88.0 | 104.1 | 115.3 | 없음 | 153.1 | 93.6 | 없음 |
6-21 | 84.9 | 99.1 | 134.2 | 없음 | 151.2 | 123.3 | 없음 |
(℃)
실시예
5
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-22 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.1500 | 0.2500 | 0.1500 |
6-23 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.2500 | 0.1000 |
(mol%)
(6-22)에서 (6-23)와 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.15 mol%일 때 가장 낮은 온도인 61.9℃에서 녹지만 어는 온도는 155.7℃인 것으로 나타났다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 녹는 온도4 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-22 | 61.9 | 115.5 | 없음 | 없음 | 155.7 | 없음 | 없음 |
6-23 | 63.7 | 96.0 | 107.8 | 124.1 | 160.4 | 85.0 | 없음 |
(℃)
실시예
6
시료명 | (NaNO3)2 | (NaNO2)2 | (KNO3)2 | (KNO2)2 | Ca(NO3)2 | (LiNO3)2 |
6-24 | 0.1375 | 0.1375 | 0.1375 | 0.1375 | 0.0500 | 0.4000 |
6-25 | 0.1375 | 0.1375 | 0.1375 | 0.1375 | 0.1000 | 0.3500 |
(mol%)
(6-24)에서 (6-25)와 같은 몰비로 원료 분말을 70g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다. DSC를 이용하여 측정한 녹는 온도는 (LiNO3)2의 조성이 0.40 mol%일 때 가장 낮은 온도인 62.2℃에서 녹으며 가장 낮은 온도인 63.1℃에서 어는 것으로 나타났다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 녹는 온도3 | 녹는 온도4 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | 어는 온도3 |
6-24 | 62.2 | 91.1 | 없음 | 없음 | 139.1 | 63.1 | 없음 |
6-25 | 72.4 | 93.2 | 없음 | 없음 | 144.6 | 없음 | 없음 |
(℃)
비교예
1.
2성분계
조성물의 제조.
NaNO3 60 wt%, KNO3 40 wt%를 혼합하여 solar salt 조성 50g을 만들고 니켈 도가니에 넣어 400℃에서 1시간 가열하였으며, 전기로에서 꺼내어 굳어진 조성은 알루미나 유발을 이용하여 분쇄한 후 DSC를 사용하여 녹는 온도 및 어는 온도를 측정하였다.
녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | |
Solar Salt | 107.5 | 220.4 | 234.6 | 225.5 |
(℃)
비교예
2.
3성분계
조성물의 제조.
NaNO3 7 wt%, KNO3 53 wt%, NaNO2 40wt%를 혼합하여 HITEC 조성 50g을 만들고 니켈 도가니에 넣어 400℃에서 1시간 가열하였으며, 전기로에서 꺼내어 굳어진 조성은 알루미나 유발을 이용하여 분쇄한 후 DSC를 사용하여 녹는 온도 및 어는 온도를 측정하였다.
녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 어는 온도1 | 어는 온도2 | |
HITEC | 90.0 | 142.1 | 141.9 | 126.2 |
(℃)
비교예
3.
5성분계
조성물의 제조.
시료명 | NaNO3 | NaNO2 | KNO3 | KNO2 | LiNO3 |
5-5 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.1625 | 0.3500 |
(mol%)
(5-5)와 같은 몰비로 원료 분말을 50g 혼합한 후 니켈 도가니에 넣고 300℃로 1시간 가열하여 용융시킨 뒤 200℃에서 꺼냈다.
응고된 용융염 조성물은 알루미나 유발에서 분쇄한 후 DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 녹는 온도와 어는 온도를 측정하였다.
시료명 | 녹는 온도1 | 녹는 온도2 | 어는 온도1 | 어는 온도2 |
5-5 | 88.7 | 95.7 | 123.6 | 47.9 |
(℃)
기존에 사용되고 있던 Solar Salt, HITEC과 본 비교예 및 실시예 중 하나인 (5-5), (6-9)의 열용량을 DSC로 측정하였다. Solar Salt와 HITEC에 비해서 본 실시예로 만든 (6-9) 조성의 열용량이 15% 이상 증가한 것을 알 수 있다.
Solar Salt | HITEC | 5-5 | 6-9 | |
열용량 | 1.564 | 1.569 | 1.800 | 1.823 |
(J/gK)
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2, 3을 살펴보면, 6성분계를 포함하고 있는 실시예 1 내지 6의 녹는 온도가, 2, 3성분계 및 5성분계를 포함하는 비교예의 녹는 온도에 비해 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 열용량에 있어서도, 실시예 1 내지 6의 열용량이, 2성분계 및 3성분계를 포함하는 비교예의 열용량에 비해서 크기 때문에 열저장재로서의 성능이 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 6성분계를 동시에 포함하는 열저장 물질이 공정 온도가 훨씬 낮고, 열저장 물질로서의 효율이 높다는 것을 관찰하였다.
Claims (9)
- NaNO3-NaNO2-KNO3-KNO2-Ca(NO3)2-LiNO3의 6성분계를 포함하는 열저장 물질로서,
상기 열저장 물질은 0.16~0.17 mol% NaNO3, 0.16~0.17 mol% NaNO2, 0.16~0.17 mol% KNO3, 0.16~0.17 mol% KNO2, 0.03~0.07 mol% Ca(NO3)2, 0.28~0.32 mol% LiNO3;
0.17~0.18 mol% NaNO3, 0.17~0.18 mol% NaNO2, 0.17~0.18 mol% KNO3, 0.17~0.18 mol% KNO2, 0.03~0.07 mol% Ca(NO3)2, 0.23~0.27 mol% LiNO3;
0.16~0.17 mol% NaNO3, 0.16~0.17 mol% NaNO2, 0.16~0.17 mol% KNO3, 0.16~0.17 mol% KNO2, 0.08~0.12 mol% Ca(NO3)2, 0.23~0.27 mol% LiNO3;
0.14~0.16 mol% NaNO3, 0.14~0.16 mol% NaNO2, 0.14~0.16 mol% KNO3, 0.14~0.16 mol% KNO2, 0.18~0.22 mol% Ca(NO3)2, 0.18~0.22 mol% LiNO3; 또는
0.16~0.17 mol% NaNO3, 0.16~0.17 mol% NaNO2, 0.16~0.17 mol% KNO3, 0.16~0.17 mol% KNO2, 0.18~0.22 mol% Ca(NO3)2, 0.13~0.17 mol% LiNO3;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열저장 물질. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1의 열저장 물질을 구비하는 태양열 저장 장치.
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Recent Progress in Alkali Nitrate/Nitrite Developments for Solar Thermal Power Applications, Molten Salts Chemistry and Technology, MS9, 2011, pp. 1-11. * |
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