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Characterization of corrosion resistance of C/C-SiC Composite in molten chloride mixture MgCl2/NaCl/KCl at 700 °C

Ding, Wenjin und Shi, Yuan und Kessel, Fiona und Koch, Dietmar und Bauer, Thomas (2019) Characterization of corrosion resistance of C/C-SiC Composite in molten chloride mixture MgCl2/NaCl/KCl at 700 °C. npj Materials Degradation, 3 (42), Seiten 1-9. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41529-019-0104-3. ISSN 2397-2106.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41529-019-0104-3#citeas

Kurzfassung

Due to their high thermal stability and low cost, molten chlorides are promising high-temperature fluids for example for Thermal Energy Storage (TES) and Heat Transfer Fluid (HTF) materials in Concentrated Solar Power (CSP) plants and other applications. However, the commercial application of molten chlorides is strongly limited due to their strong corrosivity against commercial alloys at high temperatures. The work addresses on a fundamental level whether carbon based composite-ceramics could be potentially utilized for some corrosion critical components. Liquid Silicon Infiltration (LSI) based carbon fiber reinforced silicon carbide (called C/C-SiC) composite is immersed in a molten chloride salt (MgCl2/NaCl/KCl 60/20/20 mole %) at 700 °C for 500 h under argon atmosphere. The material properties and microstructure of the C/C-SiC composite with and without exposure in the molten chloride salt have been investigated through mechanical testing and analysis with Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray (EDX) scanning. The results reveal that the C/C-SiC composite maintains its mechanical properties after exposure in the strongly corrosive molten chloride salt. The oxidizing impurities in the molten salt react only with residual elemental silicon (Si) in the area of the C/C-SiC matrix. In comparison, no indication of reaction between the molten chloride salt and carbon fiber or SiC in the matrix is observed. In conclusion, the investigated C/C-SiC composite has a sound application potential as a structural material for high-temperature TES and HTF with molten chlorides due to its excellent corrosion resistance and favourable mechanical properties at high temperatures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137774/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Characterization of corrosion resistance of C/C-SiC Composite in molten chloride mixture MgCl2/NaCl/KCl at 700 °C
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ding, WenjinWenjin.Ding (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shi, Yuanyuan.shi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4210-9069NICHT SPEZIFIZIERT
Kessel, FionaFiona.Kessel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9417-7162NICHT SPEZIFIZIERT
Koch, DietmarDietmar.Koch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4504-8721NICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, ThomasThomas.Bauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Dezember 2019
Erschienen in:npj Materials Degradation
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:3
DOI:10.1038/s41529-019-0104-3
Seitenbereich:Seiten 1-9
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2397-2106
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Carbon fiber reinforced silicon carbide (C/C-SiC) composite, corrosion resistance, mechanical properties, microstructure, molten salts, thermal energy storage (TES).
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), L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Keramische Verbundstrukturen
Hinterlegt von: Ding, Wenjin
Hinterlegt am:23 Nov 2020 10:07
Letzte Änderung:31 Okt 2023 13:30

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