該項研究三個創新點如下：1、三元氯鹽體系具有良好的熱物理性質和高溫穩定性；2、在熔融鹽環境下，雜質，溫度和活度梯度是造成金屬腐蝕的主要原因；3、在高溫熔鹽中，抑制金屬結構材料腐蝕的主要手段為氯鹽提純和加入緩蝕劑。

圖1：熔融硝酸鹽作為TES/HTF系統的商業塔式CSP機組

研究指出，太陽能是地球表面最豐富的清潔可再生能源，太陽能利用是全球可再生能源發展戰略最重要的組成部分，將聚光太陽能發電(CSP)與熱能儲存(TES)耦合產生可調度的清潔電力是實現能源低碳轉型的重要途徑之一。太陽能光熱電站的能量轉換效率和功率成本是上述技術的制約因素。而以熔融鹽為代表，開發具有更高工作溫度(> 565oC)的熱能儲存(TES)/傳熱流體(HTFs)系統是提升太陽能光熱發電效率的重要技術途徑。

目前采用直接熔融硝酸鹽TES/HTF系統(60%NANO3-40%KNO3）的商業塔式CSP電站中的聚光塔裝置的可調性和效率嚴重依賴于所使用的高溫儲能介質和換熱流體(HTF)。硝酸鹽的允許工作溫度僅為565℃，發電凈熱電轉換效率為35%左右。

一般而言，提高任何熱力循環效率的關鍵在于提高系統的運行溫度。為進一步提高聚光太陽能發電效率，能源部對TES/HTF系統的傳熱流體溫度提出了新的目標（要求工作溫度在700℃）。氯化物鹽、氟化物鹽或碳酸鹽有望取代目前的商業硝酸鹽來實現這一目標。研究總結了氟鹽、氯鹽和碳酸鹽的熔化溫度和最高工作溫度（如表1）。

表1：氟鹽、氯鹽和碳酸鹽的熱性能

然而，高溫下的氯鹽是一把雙刃劍：氯鹽可以在較寬的溫度范圍內工作，但相應地加劇了金屬基體的腐蝕。在工作過程中，氯化物鹽的高溫以及內部機理問題（如副反應等）可能引發諸多安全問題。

該研究選用氯鹽來作為聚光太陽能電站傳熱流體進行綜合闡述，包括氯鹽的組成、工作溫度和儲能密度。另外，研究還重點從氯鹽的角度介紹了腐蝕的最新研究進展。最后，基于存在的安全問題，對現有的緩蝕技術也進行了介紹。

注：本文作者為趙 樂，杜小澤，如需查閱原文，可添加微信號cspswd獲取。