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Molten chloride salt technology for next-generation CSP plants: Selection of cold tank structural material utilizing corrosion control at 500 ◦C

Gong, Qing und Hanke, Andrea und Kessel, Fiona und Bonk, Alexander und Bauer, Thomas und Ding, Wenjin (2023) Molten chloride salt technology for next-generation CSP plants: Selection of cold tank structural material utilizing corrosion control at 500 ◦C. Solar Energy Materials and Solar Cells, 253 (112233). Elsevier. doi: 10.1016/j.solmat.2023.112233. ISSN 0927-0248.

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Kurzfassung

MgCl2-KCl-NaCl molten chloride salt is a promising candidate for thermal energy storage medium and heat transfer fluid for next-generation Concentrating Solar Power (CSP) plants (Gen-3 CSP). The main challenge has yet been the selection of economical yet corrosion-resistant structural materials to be used. Previous work by the authors has demonstrated that simple corrosion control strategies can mitigate corrosion effects, thereby allowing the use of classical stainless steels as structural materials in the hot part (e.g., ≥700 ◦C) of the CSP system. This study addresses the selection of cold tank materials, which have to withstand corrosion effects up to temperatures of 500 ◦C. Two cost-effective commercial types of steels, P91 and SS 304, were examined as candidates for structural materials, and controlled corrosion experiments were performed in molten MgCl2-KClNaCl salt at 500 ◦C for 1400 h. Before the exposure tests, the chloride salt was purified using a simple yet effective Mg-doping technique. The results show that the corrosion rates (CRs) of P91 samples are consistently low (<15 μm/year) for both macroscopic and microscopic analysis. The cheaper P91 steel outperforms the more expensive SS 304 in terms of corrosion resistance and also may prove to be beneficial in terms of mechanical properties and economics. Overall, the use of P91 as a cold tank structural material allows for significant cost reduction of the cold tank for chloride-TES system and enhances its competitiveness compared with commercial nitrate-TES.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194073/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Molten chloride salt technology for next-generation CSP plants: Selection of cold tank structural material utilizing corrosion control at 500 ◦C
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gong, QingQing.Gong (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hanke, AndreaAndrea.Hanke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kessel, FionaFiona.Kessel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9417-7162NICHT SPEZIFIZIERT
Bonk, AlexanderAlexander.Bonk (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, ThomasThomas.Bauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ding, WenjinWenjin.Ding (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2023
Erschienen in:Solar Energy Materials and Solar Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:253
DOI:10.1016/j.solmat.2023.112233
Verlag:Elsevier
ISSN:0927-0248
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrating solar power (CSP); Thermal energy storage (TES); Molten chloride salt; Corrosion mitigation; Material selection of cold tank
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für thermische Hochtemperaturtechnologien, E - Neue Wärmeträgerfluide
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Keramische Verbundstrukturen
Hinterlegt von: Ding, Wenjin
Hinterlegt am:28 Feb 2023 09:37
Letzte Änderung:28 Feb 2023 09:37

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