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Molten chloride salts for next generation concentrated solar power plants: Mitigation strategies against corrosion of structural materials

Ding, Wenjin und Shi, Hao und Jianu, Adrian und Xiu, Yanlei und Bonk, Alexander und Weisenburger, Alfons und Bauer, Thomas (2019) Molten chloride salts for next generation concentrated solar power plants: Mitigation strategies against corrosion of structural materials. Solar Energy Materials and Solar Cells. Elsevier. doi: 10.1016/j.solmat.2018.12.020. ISSN 0927-0248.

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Kurzfassung

Molten chloride salts are promising advanced high-temperature (400-800°C) thermal energy storage (TES) and heat transfer fluid (HTF) materials in next generation concentrated solar power (CSP) plants for higher energy conversion efficiencies. However, severe corrosion of structural materials in contact with molten chloride salts is one of the most critical challenges limiting their applications at elevated temperatures. In this work, two corrosion mitigation strategies are investigated to alleviate the hot corrosion of structural materials in molten chloride salts: (1) adding corrosion inhibitor and (2) using a Fe-Cr-Al alloy with a protective alumina layer on the surface after pre-oxidation. Three commercial high temperature Fe-Cr-Ni alloys (SS 310, Incoloy® 800 H and Hastelloy® C-276) were exposed to molten MgCl2-NaCl-KCl (60-20-20 mole.-%) mixed salts with 1 wt.-% Mg as corrosion inhibitor, for 500h at 700°C under inert atmosphere. By addition of the Mg inhibitor, the corrosion rates of the studied alloys were found to be significantly reduced, more precisely by ~83 % for SS 310, ~70 % for In 800 H and ~94 % for Ha C-276 compared with the exposure tests without Mg addition. To assess the second mitigation strategy two pre-oxidized alumina forming Fe-Cr-Al alloys were exposed to the same molten chloride salts without Mg corrosion inhibitor under the same conditions. It is observed that the adherent alumina scales can effectively inhibit the dissolution of Cr and Fe and the bulk penetration of corrosive impurities. Overall, both strategies offer enormous potential for enhancing the expected lifetime of commercial alloys in molten chloride salts.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/125443/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Molten chloride salts for next generation concentrated solar power plants: Mitigation strategies against corrosion of structural materials
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ding, WenjinWenjin.Ding (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shi, HaoInstitute for Pulsed Power and Microwave Technology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jianu, AdrianInstitute for Pulsed Power and Microwave Technology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xiu, YanleiYanlei.Xiu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonk, AlexanderAlexander.Bonk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0676-7267NICHT SPEZIFIZIERT
Weisenburger, AlfonsInstitute for Pulsed Power and Microwave Technology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Thomasthomas.bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4080-7944NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Solar Energy Materials and Solar Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.solmat.2018.12.020
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-0248
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated solar power (CSP), Thermal energy storage (TES), Molten salts, Corrosion mitigation, Corrosion inhibitor, Alumina forming Fe-Cr-Al alloys.
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Thermische Energiespeicher
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse (Speicher) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Bonk, Alexander
Hinterlegt am:20 Dez 2018 14:52
Letzte Änderung:03 Nov 2023 09:25

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