07.05.2025 by Dr. Chiara Baldini, Aileen Sammler
NaNO₃-KNO₃ Tuz Karışımının NETZSCH Termal Analiz Cihazları ve X-ışını Kırınımı Kullanılarak Karakterizasyonu
Tuzlar ve tuz sistemleri, gıda koruma ve tatlandırmadan ilaç, tıp, tarım ve su arıtmaya kadar çok sayıda sektörde ve günlük yaşamda geniş bir uygulama yelpazesine hizmet eder. Ayrıca, kimyasal üretim, metalürji ve nükleer ve güneş enerjisi teknolojileri de dahil olmak üzere enerji üretimi gibi endüstriyel sektörlerde önemli bir tuz çeşitliliği gereklidir.
Termal Enerji Depolama için NaNO₃-KNO₃ Faz Kararlılığına İlişkin Yeni Bilgiler
Son çalışmamız, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (CSP) tesislerinde yaygın olarak kullanılan bir ısı transfer sıvısı ve termal enerji depolama malzemesi olan NaNO₃-KNO₃ sistemine odaklanmaktadır. Kapsamlı uygulamasına rağmen, deneysel koşullardan etkilenen metastabil faz oluşumu nedeniyle denge fazı diyagramlarındaki tutarsızlıklar devam etmektedir.
Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termomekanik analiz (TMA), lazer flaş analizi (LFA) ve yüksek sıcaklık X-ışını kırınımını (HTXRD) entegre ederek, sistemin termal ve yapısal özellikleri hakkında daha derin bilgiler edindik. Özellikle HTXRD, metastabil katı çözelti fazlarının oluşumunu doğruladı ve malzeme davranışını tam olarak anlamak için birleşik bir termal ve yapısal yaklaşıma olan ihtiyacı güçlendirdi.
Journal of Materials Research and Technology'de yayınlanan"NaNO₃-KNO₃ sisteminde yarı kararlı faz oluşumunun termal analiz ve yüksek sıcaklık X-ışını kırınımı ile kapsamlı analizi" başlıklı son bilimsel makale, bu tutarsızlıkları doğrudan ele almaktadır.
Bu çalışmada, diferansiyel taramalı kalorimetri (NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® ), termomekanik analiz (NETZSCH TMA 402 F1 Hyperion® ), lazer flaş analizi (NETZSCH LFA 467 HyperFlash®) ve yüksek sıcaklık X-ışını kırınımı (HTXRD - Empyrean Series 3) dahil olmak üzere çok teknikli bir yaklaşım kullanılmıştır.
Sonuçlar, birinci ve ikinci ısıtma döngüleri arasında geçiş sıcaklıklarında ve hacim değişikliklerinde önemli farklılıklar olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, yüksek sıcaklık XRD çalışmaları, metastabil fazların oluşumunu ve kalıcılığını doğrulayarak rapor edilen verilerdeki daha önce çözülmemiş tutarsızlıkları çözmüştür.
Gelişmiş deneysel tekniklerin termal analize entegre edilmesi, güvenilir termodinamik veri tabanlarının geliştirilmesi için çok önemli olan termofiziksel özelliklerin güvenilirliğini önemli ölçüde artırır. Bu entegrasyon, farklı sıcaklık aralıkları için optimize edilmiş yenilikçi malzemelerin geliştirilmesini destekleyerek endüstriyel süreçlerin ve enerji depolama çözümlerinin verimliliğini ve sürdürülebilirliğini artırmaktadır.
Yöntemlerin ve sonuçların daha ayrıntılı bir incelemesi için araştırma makalesinin tamamı çevrimiçi olarak mevcuttur:
Teşekkür
Bu çalışma NETZSCH-Gerätebau GmbH (Selb, Almanya), Malvern Panalytical B.V. (Almelo, 7602 EA, Hollanda) ve Forschungszentrum Jülich GmbH, IMD-1 (Jülich, Almanya) araştırmacılarının ortak çabalarıyla gerçekleştirilmiştir. Yazarların değerli katkılarına ve ilgili kurumları tarafından sağlanan desteğe minnettarız.
Webinarımızı da izleyin: Deneysel Sınırları Keşfeden Tuz Sistemleri
Tuz sistemleri, oksitler ve metallerle birlikte farklı bir malzeme grubu oluşturur. Metalürji, nükleer ve güneş enerjisi gibi kilit endüstrilerde ısı transfer ortamı veya kimyasal reaktan olarak yaygın kullanımları, nispeten düşük maliyetleri ve bulunabilirlikleri ile birlikte benzersiz termofiziksel özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Tuzların farklı katyon ve anyonlarla kombinasyonu, uygulama çeşitliliğini büyük ölçüde artırmaktadır. YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. Yoğunluk, ısı kapasitesi ve Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite gibi termofiziksel özelliklerin doğru bir şekilde belirlenmesi, numune hazırlama ve kroze malzemelerinin seçimine büyük ölçüde bağlıdır. Tuzların termal kararlılığı ve BuharlaşmaBir elementin veya bileşiğin buharlaşması, sıvı fazdan buhara bir faz geçişidir. İki tür buharlaşma vardır: buharlaşma ve kaynama.buharlaşma/Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen reaksiyonudur. ayrışma davranışı hakkındaki bilgiler de deneysel sonuçların yorumlanması için önemlidir. Bazı tuz karışımları, sıcaklık programına veya deneysel ekipmanın diğer parametrelerine bağlı olabilen metastabil fazlar oluşturabilir.
Tüm bu sorunlar ve tuz sistemlerinin TG/DTA/DSC/TMA/LFA cihazları ile incelenmesine yönelik olası çözümler webinarımızda ele alınacaktır.
