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溶融塩は、常温常圧では固体であるが、高温により液化する塩である。常温常圧でも液体である塩は通常、常温イオン液体と呼ばれ、溶融塩は技術的にはイオン液体の一種である。
例
参考までに、溶融塩化ナトリウム（食塩）の融点は 801 °C（1,474 °F）です。より低い融点を持つ さまざまな共晶混合物が開発されています。
塩化物
硝酸塩
アルカリ金属硝酸塩は比較的融点が低く、熱的に安定しています。最も安定性の低いLiNO 3（融点255℃（491℉））は、474℃（885℉）でしか分解しません。一方、硝酸セシウムは414℃（777℉）で融解し、584℃で分解します。[2]
- 硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの60:40混合物は、260〜550℃（500〜1,022℉）の間で液体です。融解熱は161 J/g、[3]、熱容量は1.53 J/(g·K)です。[4]
- LiNO 3 : KNO 3の1:1混合物、融点125℃（257℉）。[5]
- 40:7:53 NaNO 2 : NaNO 3 : KNO 3、mp 142 °C (288 °F)、600 °C (1,112 °F) まで安定。
用途
溶融塩にはさまざまな用途があります。
マグネシウムとアルミニウムの生産
工業用途の 1 つはマグネシウムの生産であり、これは酸化マグネシウムの塩素化による塩化マグネシウムの生産から始まります。
- MgO + C + Cl 2 → MgCl 2 + CO
得られた溶融塩化マグネシウムの電気分解は700℃（1,292℉）で行われる。[6]
- MgCl 2 → Mg + Cl 2
アルミニウム金属は、950℃（1,740℉）で六フッ化アルミン酸ナトリウムとアルミナの溶融混合物を電気分解することによってアルミニウム酸化物から生成される。この変換はホール・アルー法と呼ばれる。[7]
熱伝達
溶融塩（フッ化物、塩化物、硝酸塩）は、熱伝達流体としてだけでなく蓄熱にも使用できます。この蓄熱は、集光型太陽光発電所で使用されます。[8] [9]
溶融塩炉は、溶融塩を冷却材として、または核分裂性物質を溶解する溶媒として使用するタイプの原子炉です。リチウムを使用した実験的な塩は、融点が116℃でありながら、熱容量が1.54 J/(g·K)であるものを生成できます。[4]
その他の用途
溶融塩化物塩混合物は、鋼の焼鈍やマルテンパー処理など、さまざまな合金熱処理の焼入れ浴として一般的に使用されています。シアン化物と塩化物塩の混合物は、鋼の浸炭や窒化軟炭処理など、合金の表面改質に使用されます。
氷晶石（フッ化物塩）は、ホール・エルー法におけるアルミニウム生産において、酸化アルミニウムの溶媒として使用されます。
フッ化物、塩化物、水酸化物の塩は、核燃料の焼成処理における溶媒として使用できます。
常温溶融塩
常温溶融塩（イオン液体とも呼ばれる）は、温度と圧力の標準条件下では液相で存在します。このような塩の例には、 1951年に発見されたN-エチルピリジニウム臭化物と塩化アルミニウムの混合物[10]や、ポール・ウォルデンが発見したエチルアンモニウム硝酸塩などがあります。その他のイオン液体は、アルキル化イミダゾリウムイオンなどの非対称第四級アンモニウム陽イオンや、ビストリフルイミドイオンなどの大きな分岐陰イオンを利用しています。
参照
参考文献
- ^ジョンソン、キース E.、パグニ、リチャード M. ( 2012)。「反応用液体塩」。カーク・オスマー化学技術百科事典。pp. 1–35。doi :10.1002 / 0471238961.liqupagn.a01。ISBN 9780471484943。
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 469。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ 「溶融塩の特性」
- ^ ab Reddy, Ramana G. 「集光型太陽光発電のための新しい溶融塩熱エネルギー貯蔵」アラバマ大学工学部9 ページ。2014 年 12 月 9 日閲覧。
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。p. 90。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Kramer, Deborah A. (2010). 「マグネシウムとマグネシウム合金」.カーク・オスマー化学技術百科事典. pp. 1–55. doi :10.1002/0471238961.1301071423091219.a01.pub3. ISBN 9780471484943。
- ^グラムス、GW ;コンリー、B.; シャイク、T.; アトウッド、DA (2004)。「アルミニウムハロゲン化物とアルミニウム硝酸塩」。カーク・オスマー化学技術百科事典。doi :10.1002/ 0471238961.0112211307180113.a01.pub3。ISBN 9780471484943。
- ^ 「溶融塩システムの他の用途は太陽光発電所に関係している」(PDF)。国立再生可能エネルギー研究所(NREL)。2011年 10 月 19 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2011年 9 月 6 日に取得。
- ^ バウアー、トーマス;オーデンタール、クリスチャン。ボンク、アレクサンダー（2021年4月）。 「発電用溶融塩貯蔵」。Chemie Ingenieur Technik (ドイツ語)。93 (4): 534–546。土井：10.1002/cite.202000137。ISSN 0009-286X。S2CID 233913583。
- ^ Hurley, Frank H.; Wier, Thomas P. (1951). 「溶融四級アンモニウム塩からの金属の電気めっき」.電気化学協会誌. 98 (5): 203. doi :10.1149/1.2778132.
文献
- CF Baes、「溶融塩炉燃料の化学と熱力学」、AIME 核燃料再処理シンポジウム議事録、エイムズ、アイオワ州、米国、1969 年 (8 月 25 日)、doi :10.1016/0022-3115(74)90124-X
外部リンク
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- [1]
- Proc. Roy. Soc.