[发明专利]一种防腐熔盐材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种含有碳素还原剂的防腐熔盐新材料。具体是采用均相分散和高温碳化技术，在高温条件下控制合成防腐熔盐材料的技术。

背景技术

由于熔融盐具有使用温度高、温度范围大、换热性能好、价格便宜等一系列的优点，在化工、能源等领域得到了非常广泛的应用，特别是近年来随着石油价格的升高和世界各国对能源需求的激增，且对可再生资源的利用迫在眉睫，太阳能热发电技术作为一种清洁能源技术已引起世界许多国家的关注。

太阳能热发电技术中的储热系统可以将白天丰富的太阳能储存下来以满足24h不间断发电，而其所用的熔融盐作为传热储热介质受到各国研究机构的重视。目前所应用的熔盐主要以硝酸盐为主，但由于它高温热稳定性差，其最高使用温度为600℃，不利于提高太阳能热发电系统的热利用效率。在这种应用背景下，许多学者都提出了对新型的混合氯化盐、氟化盐等其它理化性能优异的熔盐研究，以期应用于太阳能热发电系统。

然而，熔融盐的腐蚀问题是太阳能热发电电站运行中的关键问题之一。研究表明，导致金属材料在熔盐中腐蚀的主要原因是熔盐中的杂质，其中，水是熔盐中最关键且最常见的杂质，水可与氯离子发生水解反应，即Cl^-+H₂O＝HCl+OH^-，生成的HCl对金属材料具有强腐蚀性，而氧气又是加剧熔盐腐蚀的另一种常见杂质。但是，空气中的水和氧气在太阳能热发电电站运行中不可避免的会渗透至熔盐传热的金属管路中，因此，无论是在初始盐中含有水和氧气，还是在光热电站运行过程中渗入体系中的水和氧气，都会对金属管路中的金属材料造成腐蚀。由于碳可在高于一定的温度条件下可与水和氧发生反应，即C+H₂O＝H₂+CO， C+O₂＝CO₂，因此，可用碳作为熔盐的“防腐剂”。

然而，在实际研究中发现，目前市售块状或不同粒径粉状的碳易与熔盐发生分层现象，难以均匀地分散于熔盐中，其中部分高含量碳的存在极易对太阳能热发电电站高温熔盐回路所使用的金属材料造成腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有碳素还原剂的防腐熔盐新材料，其中碳可均匀分散于熔盐中，从而有效减缓目前太阳能光热发电中熔融盐对金属材料的腐蚀问题。

本发明所采用的技术方案如下。

一种防腐熔盐材料，以可高温碳化的有机物、原料盐为原料制得，且所述防腐熔盐材料中含碳量控制于2000 ppm以下，优选700ppm以下。

所述可高温碳化的有机物选自在无氧条件下，经过高温处理后脱水生成的含碳有机物；优选为含有-OH、 -CHO、-COOH、-NO₂、-NO、-SO₃H、-NH₂、RCO-、-CH(O)CH-或-COO-中一种或多种官能团的可高温碳化的有机物，其中RCO-中R具体指代烷烃；进一步优选酚醛树脂、无水葡萄糖、尿素、蔗糖或果糖中的一种或多种混合物。

所述原料盐选自高温700-800℃范围内无氧化性的无机盐；优选卤盐、氟铍酸盐、硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐、铍酸盐中的一种或多种混合物；进一步优选KCl、LiCl、NaCl、RuCl、LiF、NaF、KF、RuF等(二价、三价卤盐)、无氧化性含氧酸盐(如Na₂CO₃、SrCO₃、LiPO₃、NaPO₃等)及其他盐中的一种或多种混合物。

本发明还提供一种防腐熔盐材料的制备方法，具体以可高温碳化的有机物、原料盐为原料，经均相分散技术和高温碳化技术制得。

所述可高温碳化的有机物和所述原料盐的质量比低于1:500。

所述均相分散技术是指：将可高温碳化的有机物充分溶解于极性溶剂中，得到混合物A，再将混合物A均匀分散于原料盐的粉体中，搅拌并静置陈化，得混合物B。其中，所述静置陈化的时间为2-48h。

在所述均相分散技术中，所述极性溶剂可选自本领域常用的极性溶剂，具体选择可根据本领域技术人员所掌握的常识确定。

所述高温碳化技术是指：先将混合物B中溶剂挥发殆尽，再在惰气气氛下将物料第一次升温至有机物的脱水碳化温度，第一次保温；继续第二次升温至物料熔融，抽真空，第二次保温；最后冷却降至室温，即得到防腐熔盐材料。其中，溶剂挥发可采用烘干或冷冻干燥方式。