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光热发电新型传热介质的研发 熔盐与液态金属

作者:中国储能网新闻中心 来源:CSPPLAZA 发布时间:2013-11-07 浏览:
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中国储能网讯:在美国能源部Sunshot计划的支持下,多个研发团队对光热发电新型传热介质进行了多方面的创新性研究。所有研发的目标都是为了实现新一代传热介质的商业化应用,来提高光热电站的工作温度上限,以提高电站效率,降低发电成本。

目前,相关研究团队主要的研发对象是新一代熔盐和液态金属。

新一代熔盐

熔盐作为储热介质已经得到了成熟的商业化应用,但作为传热介质还面临诸多瓶颈问题,包括易凝固堵塞管路等。

自10月份以来,在美国能源部Sunshot计划的支持下,亚利桑那州立大学领导的项目团队就开始对熔盐这种传热介质进行了成分构成、性能和成本等方面的一系列研发实验。项目团队带头人Peiwen Perry Li表示:“光热发电产业需要更低成本的传热介质,并且在200~1200摄氏度的温度区间内都能正常工作。”

Perry Li说:“当前已经有所应用的传热流体是硝酸盐的混合物,但其在550摄氏度以上的温度下不能正常工作,同时其易凝固的缺陷使其容易造成管路堵塞。因此我们需要开发下一代的新型熔盐传热介质,我们的目标是开发出拥有更高传热性能和低熔点的熔盐传热介质,并将其成本降至每公升1美元以下。”

“为应对这种挑战,我们这一研发项目的主要目标是开发一种熔盐流体,熔点在150摄氏度以下,并且在1000摄氏度的高温下依然保持稳定的工作性能。同时还要调整其热传输性能以方便产业化的应用。”他说。

该项目团队成员包括亚利桑那州立大学和乔治亚州理工学院的研发人员。

“新的传热介质应当满足高性能热传输和热存储的性能,项目团队将与产业公司合作将研发成果尽快商业化。”Perry Li说。

液态金属

在美国能源部Sunshot计划的支持下,加利福尼亚州立大学洛杉矶分校领导的团队成员包括来自耶鲁大学和加州大学伯克利分校的研发人员。其研发的目标是开发一种耐高温的可使光热发电效率提高的金属传热流体。

同时,在南非斯坦陵布什大学,也在进行一项很有意义的研发,其目标是利用金属合金材料的相变特性作为高温传热材料。其宣称这种材料拥有更低的成本和更好的热传导性能。

斯坦陵布什大学的研发团队的Johan Kotzé博士称,这种材料是一种共熔的钠钾合金,其拥有超低的熔点,低至负12.8摄氏度。

这解决了一般的熔盐传热介质的致命缺陷--在一定温度下容易凝固导致管路堵塞,或需要较高的压力才能防止凝固。而这是一种在常温状态下即为液体的金属介质,给予相对较低的压力则可以在1200摄氏度的温度下运行。

但在实际操作过程中也面临很多困难,最大的问题是NaK合金极其活泼,与空气和水可产生剧烈反应,使用时必须注意。即使少至1克的钠钾合金仍可造成火灾或爆炸。“目前我们面临的主要问题就是需要找到如何安全使用这种液态金属的方法。”Kotzé表示。

相关的实验还在进行,在这个阶段,主要是测试钠钾合金作为一种金属相变储热材料的适用性。该团队同时也正在寻求共熔的铝硅合金的解决方案。铝硅合金的熔点较为适中。

事实上,钠钾合金在核电工业中已经有成熟应用,其被用作原子反应堆的导热剂,这意味着理论上我们也可以将其用作光热发电的传热介质。“我在Flownex仿真软件中对整个电站系统进行模拟,结果表明,采用这种传热介质的系统具备可行性,我认为还有很多的工作需要做以激发这种传热介质的全部潜力,我们目前还有许多初始的障碍必须去克服,未来我们将建立一个小规模的示范项目。” Johan Kotzé博士表示。

关键字:熔融盐 技术 储能

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