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Chemical Analysis and Electrochemical Monitoring of Extremely Low-Concentration Corrosive Impurity MgOHCl in Molten MgCl2-KCl-NaCl

Gong, Qing und Ding, Wenjin und Yan, Chai und Bonk, Alexander und Steinbrecher, Julian und Bauer, Thomas (2022) Chemical Analysis and Electrochemical Monitoring of Extremely Low-Concentration Corrosive Impurity MgOHCl in Molten MgCl2-KCl-NaCl. Frontiers in Energy Research. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fenrg.2022.811832. ISSN 2296-598X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

MgCl2-KCl-NaCl is a promising thermal energy storage (TES) material and heat transfer fluid (HTF) with high operating temperatures of >700°C for next-generation concentrating solar power (CSP) plants. One major challenge for future implementation of the molten chloride TES/HTF technology arises from the presence of some corrosive impurities, especially MgOHCl, a hydrolysis product of hydrated MgCl2. Even extremely low-concentration MgOHCl (tens of ppm O in weight) can cause unneglectable corrosion of commercial Fe-Cr-Ni alloys, which limits their service time as the structural materials in the molten chloride TES/HTF system. Thus, the chemical analysis and monitoring techniques of MgOHCl at the tens of ppm O level are vital for corrosion control. In this work, a chemical analysis technique based on direct titration and a high-precision automatic titrator was developed for an exact measurement of MgOHCl at the tens of ppm O level. It shows a standard deviation below 5 ppm O and an average error below 7 ppm O when the concentration of MgOHCl is 36 ppm O. Moreover, compared to other methods available in some literature reports, it can exclude the influence of co-existing MgO on the MgOHCl concentration measurement. This chemical analysis technique was used to calibrate the previously developed electrochemical method based on cyclic voltammetry (CV) to achieve reliable in situ monitoring of MgOHCl in the MgCl2-KCl-NaCl molten salt at a concentration as low as the tens of ppm O level. The in situ monitoring technique shows a monitoring limitation of <39 ppm O. The two techniques for MgOHCl measurement developed in this work could be used to develop an in situ corrosion control system to ensure the long service time of the molten chloride TES/HTF system in next-generation CSP plants.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187066/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Chemical Analysis and Electrochemical Monitoring of Extremely Low-Concentration Corrosive Impurity MgOHCl in Molten MgCl2-KCl-NaCl
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gong, QingQing.Gong (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ding, WenjinWenjin.Ding (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yan, Chaizudeutschland (at) outlook.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonk, AlexanderAlexander.Bonk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0676-7267NICHT SPEZIFIZIERT
Steinbrecher, JulianJulian.Steinbrecher (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Thomasthomas.bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4080-7944NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2022
Erschienen in:Frontiers in Energy Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3389/fenrg.2022.811832
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
She, XiaohuiUniversity of BirminghamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:2296-598X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:MgOHCl concentration measurement, direct titration, cyclic voltametry, corrosion control, next-generation concentrating solar power
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Gong, Qing
Hinterlegt am:22 Jul 2022 15:13
Letzte Änderung:26 Jul 2022 12:43

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