07.05.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
NETZSCH 熱分析装置とX線回折を用いたNaNO₃-KNO₃塩混合物の特性評価
塩と塩システムは、食品の保存や味付けから医薬品、医療、農業、水処理に至るまで、多くの産業や日常生活において幅広い用途に使用されています。さらに、化学製造、冶金、原子力やソーラー技術を含むエネルギー生産などの産業分野においても、多種多様な塩が不可欠です。
熱エネルギー貯蔵のためのNaNO₃-KNO₃相安定性に関する新たな知見
我々の最新の研究は、集光型太陽熱発電（CSP）プラントで広く使用されている伝熱流体および熱エネルギー貯蔵材料であるNaNO₃-KNO₃系に焦点を当てている。
。示差走査熱量測定（DSC）、熱機械分析（TMA）、レーザーフラッシュ分析（LFA）、高温X線回折（HTXRD）を統合することで、この系の熱的・構造的特性について深い洞察を得た。特に、高温X線回折では準安定固溶体相の形成が確認され、材料の挙動を完全に理解するためには、熱と構造を組み合わせたアプローチが必要であることが明らかになりました。
Journal of Materials Research and Technology誌に掲載された最近の学術論文「Comprehensive analysis of metastable phase formation in the NaNO₃-KNO₃ system by thermal analysis and high-temperature X-ray diffraction（熱分析と高温X線回折によるNaNO₃-KNO₃系の準安定相形成の包括的分析）」は、このような矛盾に直接対処するものです。
この研究では、示差走査熱量測定 (NETZSCH DSC 204F1 Phoenix® )、熱機械分析 (NETZSCH TMA 402F1 Hyperion® )、レーザーフラッシュ分析 (NETZSCH LFA 467HyperFlash)、高温X線回折(HTXRD - Empyrean Series 3)を含むマルチテクニック・アプローチが用いられた。
その結果、最初の加熱サイクルと2回目の加熱サイクルでは、転移温度と体積変化に大きな違いが見られた。さらに、高温X線回折の研究により、準安定相の形成とその持続が確認され、これまで未解決であった報告データの矛盾が解決された。
高度な実験技術を熱分析に統合することで、信頼性の高い熱力学データベースの開発に不可欠な熱物性の信頼性が大幅に向上します。この統合により、多様な温度範囲に最適化された革新的な材料の開発がサポートされ、工業プロセスやエネルギー貯蔵ソリューションの効率と持続可能性が向上します。
手法と結果の詳細については、研究論文全文をオンラインでご覧ください：
謝辞
本研究は、NETZSCH-Gerätebau GmbH (Selb, Germany)、Malvern Panalytical B.V. (Almelo, 7602 EA, The Netherlands)、Forschungszentrum Jülich GmbH, IMD-1 (Jülich, Germany)の研究者の協力により実施された。著者らの貴重な貢献と各機関の支援に感謝する。
ウェビナーもご覧ください：実験的限界を探る塩システム
塩系は、酸化物や金属と並んで、別個の材料群を形成している。冶金、原子力、太陽エネルギーなどの主要産業において、熱伝導媒体や化学反応剤として幅広く使用されているのは、そのユニークな熱物理学的特性と、比較的安価で入手しやすいことが理由である。異なる陽イオンや陰イオンを持つ塩の組み合わせは、応用の幅を大きく広げます。密度、熱容量、熱拡散率などの熱物理特性の正確な測定は、試料の前処理とるつぼ材料の選択に大きく依存します。塩の熱安定性や蒸発・分解挙動に関する情報も、実験結果を解釈する上で重要である。混合塩の中には準安定相を形成するものがあり、これは温度プログラムや実験装置の他のパラメーターに依存する場合があります。
TG/DTA/DSC/TMA/LFA装置による塩系の調査に関するこれらすべての問題と可能な解決策について、ウェビナーで議論します。
