基于机器学习的NaCl-CaCl2-MgCl2三元熔盐传蓄热体系构建及其腐蚀调控机制研究

简介

我国人口数量庞大，能源需求总量急剧增长，面临能源短缺和环境保护的双重压力，大力发展绿色清洁能源是实现经济社会可持续发展的必然选择。目前，火力发电是中国最主要的发电方式，但其碳排放较高。随着中国对清洁能源的重视和投入，清洁能源发电的比例逐步增大。 太阳能因其储量的无限性、分布的普遍性、环境友好等优势已受到国际社会的广泛青睐。我国对新能源产业的政策扶持力度大，推动了光伏发电项目的发展。我国电网不断完善，为光伏发电的并网和输送提供了更好的保障。特别是近年来，聚焦式太阳能热发电（CSP）系统已吸引了越来越多的关注。 熔盐由于具有优异的高温热物性与传蓄热性能，被公认为第三代CSP系统传蓄热材料的首选。在众多熔盐中，氯化盐具有种类多、成本低、工作温度上限高、相变潜热较大和液态粘度较小等优势，是一类非常有潜力的高温（≥700℃）传蓄热材料，我国青海盐湖蕴含丰富的钾、锂、钠、镁等盐类资源，潜在经济价值巨大，尤其以钠、镁等为代表的盐湖资源在高效农业、信息、新能源、有色金属、核工业及环境保护等产业中有着广泛的应用。青海虽然对钾肥、锂盐和钠盐进行了规模化开发，但在提钾锂后老卤中的镁、钠等资源一直作为副产物被排放，每年约有8000万吨副产镁盐（以MgCl2计）被弃置堆积，这不仅造成资源浪费和生态破坏。 本研究基于第三代CSP系统对传蓄热材料的需求，设计合适的NaCl-CaCl2-MgCl2体系，通过理论计算结合实验手段研究体系的传蓄热特性本研究采用CALPHAD技术对NaCl-CaCl2-MgCl2氯化盐体系进行热力学优化与评估，建立自洽可靠的热力学数据，通过理论计算结合实验手段研究体系的传蓄热特性变化。针对氯化盐腐蚀性强的难题，研发适用于该熔盐体系的镁基及复合缓蚀剂，研究缓蚀剂的种类、用量、反应条件等因素对NaCl-CaCl2-MgCl2腐蚀的抑制效果，揭示其腐蚀抑制机理。在宏观和微观多层次、多尺度下研究和揭示NaCl-CaCl2-MgCl2与结构材料的界面作用过程与机理，获得氯化盐的腐蚀调控机制。如能解决NaCl-CaCl2-MgCl2腐蚀问题，直接利用盐湖中现有的NaCl，CaCl2，MgCl2等来制备熔盐储能材料，无论是对于盐湖巨量钠、镁基盐的消纳，还是对下一代CSP的发展推广而言都是至关重要的。