[發明專利]一種高純氯化物熔鹽的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811057800.1
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109207128A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 唐忠鋒;陰慧琴;王建強;蘇興治;凌長見;劉偉華;汪洋;姚思德
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

本發明涉及高純氯化物熔鹽的制備方法，包括：提供純度≥95％的未處理氯化物熔鹽；將該未處理氯化物熔鹽加熱至液態，得熔融氯化物熔鹽；在熔融氯化物熔鹽中加入活性金屬后靜置，使活性金屬與未處理氯化物熔鹽中的水和氧化性雜質分別發生氧化還原反應生成沉淀，活性金屬包括鋰、鉀、鈣、鈉、鎂、鋁、鋅和鐵中的至少一種，氧化性雜質包括OH^?、SO₄^2?、NO₃^?、PO₄^3?和NO₂^?中的至少一種；過濾除去熔融氯化物熔鹽中的剩余的固態的活性金屬和沉淀，得到高純氯化物熔鹽，其中含有溶解的活性金屬。本發明還涉及該高純氯化物熔鹽的應用。本發明提供的高純氯化物熔鹽制備方法簡單，安全，且解決了結構材料在熔鹽中易腐蝕而制約氯化物熔鹽在工業大規模應用的問題。

技術領域

本發明屬于熔鹽領域，具體涉及一種高純氯化物熔鹽的制備方法及其應用。

背景技術

氯化物熔鹽是由金屬陽離子和陰離子(Cl^-)組成的在高溫下呈熔融態的化合物。氯化物熔鹽具有較寬的工作溫度、粘度低，導電性良好，離子遷移和擴散速率較高，比熱容高，同時還具備溶解金屬、核燃料等材料能力，因而在熔鹽電解、熔鹽精煉、熔鹽電鍍、燃料電池、蓄電池、太陽能光熱、熔鹽堆和儲能領域具有廣泛的應用。氯化物熔鹽種類多、價格便宜，是一類非常有潛力的高溫傳熱蓄熱介質。但氯化物熔鹽極易吸水致使吸水后氯化物熔鹽具有強烈腐蝕性，造成容器材料或結構材料產生腐蝕與脆化，直接影響設備或系統的安全，因而一定程度上制約氯化物熔鹽的大規模應用。

美國伊利諾伊大學采用真空和高純無水HCl來制備氯化物熔鹽，該方法反應周期長(＞48h)，另外HCl氣體的低沸點、易揮發、易吸濕等特性對管道材質要求苛刻。美國麻省理工學院在熔融氯化物熔鹽中通入Cl₂，之后再通入惰性氣氛來制備氯化物熔鹽。該方法對設備材質要求高，另外研究發現當溫度升到740℃時，Cl₂會失去氧化性而不再具備純化氯化物熔鹽的能力。美國布魯克海文國家實驗室采取在低壓(＜0.03Torr)、真空與惰性氣氛條件下分別持續加熱來制備并純化氯化物熔鹽。該方法凈化效果不明顯，且制備周期很長(制備周期＞48h)。美國阿貢國家實驗室在550～600℃的惰性氣氛下將熔鹽與Cd-Mg合金來制備氯化物熔鹽。Cd是一種稀有金屬，在地殼中的含量較少，價格高，且Cd與其化合物均具有一定的毒性，被Cd污染的空氣對人體危害嚴重。采用該法制備熔鹽，不僅成本高，且對環境與人類的健康造成一定的危害。捷克斯洛伐克科學院采用CCl₄蒸汽來制備氯化物熔鹽，但該方法控制困難，容易對環境造成污染。以上方法對氯化物熔鹽應用產生極大的限制。

發明內容

針對目前高純氯化物熔鹽制備方法復雜，不安全，以及結構材料在熔鹽中易腐蝕而制約氯化物熔鹽在工業大規模應用的問題，本發明提供一種高純氯化物熔鹽的制備方法及其應用。

根據本發明提供的一種高純氯化物熔鹽的制備方法，包括以下步驟： P1，提供純度≥95％的未處理氯化物熔鹽，P2，將該未處理氯化物熔鹽加熱至液態，得到熔融氯化物熔鹽；P3，在熔融氯化物熔鹽中加入活性金屬后靜置，使得該活性金屬與未處理氯化物熔鹽中的水和氧化性雜質分別發生氧化還原反應生成沉淀，其中，活性金屬包括鋰、鉀、鈣、鈉、鎂、鋁、鋅和鐵中的至少一種，氧化性雜質包括OH^-、SO₄^2-、NO₃^-、PO₄^3-和NO₂^-中的至少一種；P4，過濾除去熔融氯化物熔鹽中的剩余的固態的活性金屬和沉淀，得到高純氯化物熔鹽，其中，該高純氯化物熔鹽中含有溶解的活性金屬。