Расплавленная соль

Расплавленная соль — это соль , которая является твердой при стандартной температуре и давлении , но сжижается из-за повышенной температуры. Соль, которая является жидкой даже при стандартной температуре и давлении, обычно называется ионной жидкостью комнатной температуры , а расплавленные соли технически относятся к классу ионных жидкостей.

Примеры

Для сравнения: расплавленный хлорид натрия и поваренная соль имеет температуру плавления (т.пл.) 801 °C (1474 °F). множество эвтектических смесей Разработано с более низкими температурами плавления:

Хлориды

Хлорид лития и хлорид калия , т. пл. 450 °C (842 °F). ^[1]

Нитраты

Нитраты щелочных металлов относительно легко плавятся и термически стабильны. Наименее стабильный, LiNO ₃ (т.пл. 255 °C (491 °F)) разлагается только при 474 °C (885 °F). С другой стороны, нитрат цезия плавится при 414 ° C (777 ° F) и разлагается при 584 ° C. ^[2]

Смесь нитрата натрия и нитрата калия в соотношении 60:40 представляет собой жидкость при температуре 260–550 ° C (500–1022 ° F). Его теплота плавления 161 Дж/г. ^[3] и теплоемкостью 1,53 Дж/(г·К). ^[4]
смесь 1:1 ЛиНО ₃ : KNO ₃ , т.пл. 125°С (257°F). ^[5]
40:7:53 NaNO ₂ : NaNO ₃ : KNO ₃ , т.пл. 142°C (288°F), стабилен до 600°C (1112°F).

Использование

Расплавленные соли имеют множество применений.

Производство магния и алюминия

Одним из промышленных применений является производство магния, которое начинается с производства хлорида магния путем хлорирования оксида магния :

MgO + C + Cl ₂ → MgCl ₂ + CO

Электролиз полученного расплавленного хлорида магния проводится при температуре 700 ° C (1292 ° F): ^[6]

MgCl ₂ → Mg + Cl ₂

Металлический алюминий производят из оксидов алюминия путем электролиза расплавленной смеси гексафторалюмината натрия и оксида алюминия при температуре 950 ° C (1740 ° F). Это преобразование называется процессом Холла-Ару . ^[7]

Теплопередача

Расплавленные соли (фторид, хлорид и нитрат ) можно использовать в качестве теплоносителей , а также для хранения тепла . Этот тепловой аккумулятор используется в концентрированных солнечных электростанциях . ^[8]^[9]

Реакторы на расплавах солей — это тип ядерного реактора, в котором расплавленная соль (соли) используется в качестве теплоносителя или растворителя, в котором растворяется делящийся материал. С использованием лития можно получить экспериментальные соли, имеющие температуру плавления 116 °C, но при этом сохраняющие теплоемкость 1,54 Дж/(г·К). ^[4]

Другое использование

Расплавленные хлоридов солей обычно используются в качестве закалочных ванн для различных термических обработок сплавов , таких как отжиг и отпуск стали смеси . Смеси цианидов и хлоридов используются для модификации поверхности сплавов, например, цементации и нитроцементации стали.

Криолит ( фторидная соль) используется в качестве растворителя оксида алюминия при производстве алюминия по процессу Холла-Эру .

Фторидные, хлоридные и гидроксидные соли могут быть использованы в качестве растворителей при пиропереработке ядерного топлива .

Расплавленные соли при температуре окружающей среды

Расплавленные соли при температуре окружающей среды (также известные как ионные жидкости ) присутствуют в жидкой фазе при стандартных условиях по температуре и давлению . Примеры таких солей включают смесь N -этилпиридиния бромида и хлорида алюминия , обнаруженную в 1951 году. ^[10] и нитрат этиламмония, открытый Полом Уолденом . В других ионных жидкостях используются асимметричные катионы четвертичного аммония, такие как алкилированные ионы имидазолия , и большие разветвленные анионы, такие как ион бистрифлимида .

См. также

Ссылки

^ Джонсон, Кейт Э.; Паньи, Ричард М. (2012). «Жидкие соли для реакций». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . стр. 1–35. дои : 10.1002/0471238961.liqupagn.a01 . ISBN 9780471484943 .
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 469. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
^ " Свойства расплавленных солей "
^ Jump up to: ^а ^б Редди, Рамана Г. « Новое хранилище тепловой энергии расплавленных солей для концентрирования выработки солнечной энергии », стр. 9 Инженерный колледж Университета Алабамы . Проверено 9 декабря 2014 г.
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 90. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
^ Крамер, Дебора А. (2010). «Магний и магниевые сплавы». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . стр. 1–55. дои : 10.1002/0471238961.1301071423091219.a01.pub3 . ISBN 9780471484943 .
^ Грамм, ГВт; Конли, Б.; Шейх, Т.; Этвуд, Д.А. (2004). «Галогениды алюминия и нитрат алюминия». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.0112211307180113.a01.pub3 . ISBN 9780471484943 .
^ «Другие приложения систем расплавленных солей связаны с солнечными электростанциями» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL). Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2011 г. Проверено 6 сентября 2011 г.
^ Бауэр, Томас; Оденталь, Кристиан; Бонк, Александр (апрель 2021 г.). «Хранилище расплавленной соли для производства электроэнергии» . Технология инженера-химика (на немецком языке). 93 (4): 534–546. doi : 10.1002/cite.202000137 . ISSN 0009-286X . S2CID 233913583 .
^ Херли, Фрэнк Х.; Вир, Томас П. (1951). «Электроосаждение металлов из расплавленных солей четвертичного аммония» . Журнал Электрохимического общества . 98 (5): 203. дои : 10.1149/1.2778132 .

Внешние ссылки

Библиография

К. Ф. Баес, Химия и термодинамика расплавленно-солевого реакторного топлива , Proc. Симпозиум AIME по переработке ядерного топлива, Эймс, Айова, США, 1969 г. (25 августа), два : 10.1016/0022-3115(74)90124-X

[1] Джонсон, Кейт Э.; Паньи, Ричард М. (2012). «Жидкие соли для реакций». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . стр. 1–35. дои : 10.1002/0471238961.liqupagn.a01 . ISBN 9780471484943 .

[2] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 469. ИСБН 978-0-08-037941-8 .

[3] " Свойства расплавленных солей "

[reddy-4] Jump up to: ^а ^б Редди, Рамана Г. « Новое хранилище тепловой энергии расплавленных солей для концентрирования выработки солнечной энергии », стр. 9 Инженерный колледж Университета Алабамы . Проверено 9 декабря 2014 г.

[5] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 90. ИСБН 978-0-08-037941-8 .

[6] Крамер, Дебора А. (2010). «Магний и магниевые сплавы». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . стр. 1–55. дои : 10.1002/0471238961.1301071423091219.a01.pub3 . ISBN 9780471484943 .

[7] Грамм, ГВт; Конли, Б.; Шейх, Т.; Этвуд, Д.А. (2004). «Галогениды алюминия и нитрат алюминия». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.0112211307180113.a01.pub3 . ISBN 9780471484943 .

[8] «Другие приложения систем расплавленных солей связаны с солнечными электростанциями» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL). Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2011 г. Проверено 6 сентября 2011 г.

[9] Бауэр, Томас; Оденталь, Кристиан; Бонк, Александр (апрель 2021 г.). «Хранилище расплавленной соли для производства электроэнергии» . Технология инженера-химика (на немецком языке). 93 (4): 534–546. doi : 10.1002/cite.202000137 . ISSN 0009-286X . S2CID 233913583 .

[JEcSoc-10] Херли, Фрэнк Х.; Вир, Томас П. (1951). «Электроосаждение металлов из расплавленных солей четвертичного аммония» . Журнал Электрохимического общества . 98 (5): 203. дои : 10.1149/1.2778132 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]