07.05.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
Характеристика смеси солей NaNO₃-KNO₃ с помощью приборов термического анализа и рентгеновской дифракции NETZSCH
Соли и солевые системы находят широкое применение во многих отраслях промышленности и в повседневной жизни - от консервирования и ароматизации продуктов питания до фармацевтики, медицины, сельского хозяйства и водоподготовки. Кроме того, большое разнообразие солей необходимо в таких промышленных отраслях, как химическое производство, металлургия и производство энергии, включая ядерные и солнечные технологии.
Новое понимание фазовой стабильности NaNO₃-KNO₃ для хранения тепловой энергии
Наше последнее исследование посвящено системе NaNO₃-KNO₃, широко используемой в качестве теплоносителя и материала для хранения тепловой энергии в установках концентрированной солнечной энергии (CSP). Несмотря на широкое применение, расхождения в равновесных фазовых диаграммах сохраняются из-за образования метастабильных фаз под влиянием экспериментальных условий.
Интегрируя дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК), термомеханический анализ (ТМА), анализ лазерной вспышки (LFA) и высокотемпературную рентгеновскую дифракцию (HTXRD), мы получили более глубокое представление о тепловых и структурных свойствах системы. В частности, HTXRD подтвердила образование метастабильных фаз твердого раствора, что усиливает необходимость комбинированного термического и структурного подхода для полного понимания поведения материала.
Недавняя научная статья"Всесторонний анализ образования метастабильной фазы в системе NaNO₃-KNO₃ с помощью термического анализа и высокотемпературной рентгеновской дифракции", опубликованная в Journal of Materials Research and Technology, непосредственно посвящена этим противоречиям.
В данном исследовании использовался мультиметодический подход, включающий дифференциальную сканирующую калориметрию (NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® ), термомеханический анализ (NETZSCH TMA 402 F1 Hyperion® ), лазерный флэш-анализ (NETZSCH LFA 467 HyperFlash®) и высокотемпературную рентгеновскую дифракцию (HTXRD - Empyrean Series 3).
Результаты показывают значительные различия в температурах перехода и изменениях объема между первым и вторым циклами нагрева. Кроме того, высокотемпературные рентгеноструктурные исследования подтвердили образование и существование метастабильных фаз, что позволило устранить ранее существовавшие несоответствия в представленных данных.
Интеграция передовых экспериментальных методик в термический анализ значительно повышает надежность теплофизических свойств, что имеет решающее значение для создания надежных термодинамических баз данных. Такая интеграция способствует разработке инновационных материалов, оптимизированных для различных температурных диапазонов, тем самым повышая эффективность и устойчивость промышленных процессов и решений для хранения энергии.
Для более подробного изучения методов и результатов полный текст исследовательской работы доступен онлайн:
Благодарности
Данное исследование было проведено совместными усилиями ученых из NETZSCH-Gerätebau GmbH (Зельб, Германия), Malvern Panalytical B.V. (Алмело, 7602 EA, Нидерланды) и Forschungszentrum Jülich GmbH, IMD-1 (Юлих, Германия). Мы с благодарностью признаем ценный вклад авторов и поддержку, оказанную их соответствующими учреждениями.
Смотрите также наш вебинар: Соляные системы, исследующие пределы экспериментов
Солевые системы образуют отдельную группу материалов наряду с оксидами и металлами. Их широкое применение в качестве теплоносителей или химических реактивов в таких ключевых отраслях, как металлургия, атомная и солнечная энергетика, обусловлено их уникальными теплофизическими свойствами в сочетании с относительно низкой стоимостью и доступностью. Сочетание солей с различными катионами и анионами значительно расширяет спектр их применения. Точное определение теплофизических свойств, таких как плотность, теплоемкость и температуропроводность, в значительной степени зависит от пробоподготовки и выбора материала тигля. Информация о термической стабильности и поведении солей при испарении/распаде также важна для интерпретации экспериментальных результатов. Некоторые смеси солей могут образовывать метастабильные фазы, что может зависеть от температурной программы или других параметров экспериментального оборудования.
Все эти проблемы и возможные решения для исследования солевых систем с помощью приборов TG/DTA/DSC/TMA/LFA будут обсуждаться на нашем вебинаре.
