07.05.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Caracterizarea amestecului de săruri NaNO₃-KNO₃ utilizând NETZSCH Instrumente de analiză termică și difracție de raze X
Sărurile și sistemele saline servesc unui spectru larg de aplicații în numeroase industrii și în viața de zi cu zi - de la conservarea și aromatizarea alimentelor la produse farmaceutice, medicină, agricultură și tratarea apei. În plus, o varietate semnificativă de săruri este esențială în sectoare industriale precum producția chimică, metalurgia și producția de energie, inclusiv tehnologiile nucleare și solare.
Noi perspective privind stabilitatea fazei NaNO₃-KNO₃ pentru stocarea energiei termice
Cel mai recent studiu al nostru se concentrează pe sistemul NaNO₃-KNO₃, un fluid de transfer al căldurii și un material de stocare a energiei termice utilizat pe scară largă în centralele solare cu concentrare (CSP). În ciuda aplicării sale pe scară largă, discrepanțele în diagramele de fază de echilibru persistă din cauza formării fazelor metastabile influențate de condițiile experimentale.
Prin integrarea calorimetriei diferențiale de scanare (DSC), a analizei termomecanice (TMA), a analizei laser flash (LFA) și a difracției de raze X la temperaturi înalte (HTXRD), am obținut informații mai detaliate despre proprietățile termice și structurale ale sistemului. În special, HTXRD a confirmat formarea fazelor metastabile ale soluției solide, consolidând necesitatea unei abordări termice și structurale combinate pentru a înțelege pe deplin comportamentul materialului.
Recenta lucrare științifică"Comprehensive analysis of metastable phase formation in the NaNO₃-KNO₃ system by thermal analysis and high-temperature X-ray diffraction", publicată în Journal of Materials Research and Technology, abordează direct aceste discrepanțe.
În acest studiu, a fost utilizată o abordare multitehnică, inclusiv calorimetria diferențială cu baleiaj (NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® ), analiza termomecanică (NETZSCH TMA 402 F1 Hyperion® ), analiza laser flash (NETZSCH LFA 467 HyperFlash®) și difracția de raze X la temperaturi înalte (HTXRD - Empyrean Series 3).
Rezultatele arată diferențe semnificative în ceea ce privește temperaturile de tranziție și modificările de volum între primul și al doilea ciclu de încălzire. În plus, studiile XRD la temperaturi înalte au confirmat formarea și persistența fazelor metastabile, rezolvând neconcordanțele nerezolvate anterior în datele raportate.
Integrarea tehnicilor experimentale avansate în analiza termică sporește semnificativ fiabilitatea proprietăților termofizice, care sunt esențiale pentru dezvoltarea unor baze de date termodinamice fiabile. Această integrare sprijină dezvoltarea de materiale inovatoare optimizate pentru diverse intervale de temperatură, îmbunătățind astfel eficiența și durabilitatea proceselor industriale și a soluțiilor de stocare a energiei.
Pentru o explorare mai detaliată a metodelor și rezultatelor, lucrarea de cercetare completă este disponibilă online:
Recunoștințe
Acest studiu a fost realizat prin eforturile de colaborare ale cercetătorilor de la NETZSCH-Gerätebau GmbH (Selb, Germania), Malvern Panalytical B.V. (Almelo, 7602 EA, Țările de Jos) și Forschungszentrum Jülich GmbH, IMD-1 (Jülich, Germania). Recunoaștem cu recunoștință contribuțiile valoroase ale autorilor și sprijinul oferit de instituțiile lor respective.
Urmăriți și webinarul nostru: Explorarea limitelor experimentale ale sistemelor de sare
Sistemele saline formează un grup distinct de materiale, alături de oxizi și metale. Utilizarea lor pe scară largă ca medii de transfer de căldură sau reactanți chimici în industrii-cheie precum metalurgia, energia nucleară și solară se datorează proprietăților lor termofizice unice, precum și costului și disponibilității lor relativ scăzute. Combinația de săruri cu cationi și anioni diferiți mărește considerabil varietatea aplicațiilor. Determinarea exactă a proprietăților termofizice, cum ar fi densitatea, capacitatea calorică și difuzivitatea termică, depinde în mare măsură de pregătirea probei și de alegerea materialelor de creuzet. Informațiile privind stabilitatea termică și comportamentul de evaporare/decompoziție al sărurilor sunt, de asemenea, importante pentru interpretarea rezultatelor experimentale. Unele amestecuri de săruri pot forma faze metastabile, care pot depinde de programul de temperatură sau de alți parametri ai echipamentului experimental.
Toate aceste probleme și posibilele soluții pentru investigarea sistemelor de săruri cu instrumente TG/DTA/DSC/TMA/LFA vor fi discutate în cadrul webinarului nostru.
