Experimental and and comparative analysis of steel and nickel alloys in molten salt corrosion enivorment for concentrated solar power plants

The growing demand for sustainable and renewable energy sources has led to a significant surge in the utilization of solar energy. Among the evolving technologies in this domain, concentrated solar power (CSP) stands out, with thermal batteries and energy storage devices playing a pivotal role. This emerging technology holds the promise of becoming a substantial carbon-free energy source. In the context of CSP, the thermal batteries employed exhibit a high level of reliability, even after prolonged periods of dormancy. Molten salts, including fluorides, nitrates, carbonate family salts, and mixed salts, serve as the medium for Thermal Energy Storage (TES) in both CSP and Nuclear Power Plants (NPPs). However, the corrosive nature of molten salts poses a significant challenge to the longevity and efficiency of these systems. Given the imperative need for cleaner and cost-effective energy solutions, research focused on the use of Molten Salts (MS) for TES in CSP and NPPs becomes paramount. This becomes particularly crucial when considering the comparative cost-effectiveness against traditional coal-fired plants and the vital role it plays in reducing carbon emissions. Researchers have diligently conducted a series of experiments under isothermal conditions, successfully validating their findings. Adopting and adapting test protocols from current publications, they have incorporated modifications to ensure the reliability of these studies. The use of Dimensional Metrology, Scanning Electron Microscope (SEM) and Electrochemical Techniques, such as Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Open Circuit Potential (OCP) measurement, has been instrumental in determining the intricate interactions between materials and molten salts. Results from Dimensional Metrology and Scanning Electron Microscopy have not only reaffirmed traits observed in existing literature but have also revealed novel findings, displayed the distinctive characteristics of alloys when subjected to a molten salt environment. These insights contribute to a deeper understanding of the materials’ behavior and provide a foundation for optimizing the performance and durability of thermal batteries in CSP and NPP applications.

La crescente domanda di fonti energetiche sostenibili e rinnovabili ha portato a un aumento significativo dell’utilizzo dell’energia solare. Tra le tecnologie in evoluzione in questo settore, spicca l’energia solare concentrata (CSP), con batterie termiche e dispositivi di accumulo dell’energia che svolgono un ruolo fondamentale. Questa tecnologia emergente promette di diventare una fonte di energia sostanzialmente priva di carbonio. Nel contesto del CSP, le batterie termiche impiegate presentano un elevato livello di affidabilità, anche dopo prolungati periodi di inattività. I sali fusi, tra cui fluoruri, nitrati, sali della famiglia dei carbonati e sali misti, servono come mezzo per l’accumulo di energia termica (TES) sia nel CSP che nelle centrali nucleari (NPP). Tuttavia, la natura corrosiva dei sali fusi rappresenta una sfida significativa per la longevità e l’efficienza di questi sistemi. Data la necessità imperativa di soluzioni energetiche più pulite ed economicamente vantaggiose, la ricerca sull’uso dei sali fusi (MS) per i TES nei CSP e nelle centrali nucleari diventa fondamentale. Ciò diventa particolarmente cruciale se si considera il rapporto costo-efficacia rispetto ai tradizionali impianti a carbone e il ruolo vitale che svolge nella riduzione delle emissioni di carbonio. I ricercatori hanno condotto diligentemente una serie di esperimenti in condizioni isotermiche, convalidando con successo i loro risultati. Adottando e adattando i protocolli di prova dalle pubblicazioni attuali, hanno incorporato modifiche per garantire l’affidabilità di questi studi. L’uso della metrologia dimensionale, del microscopio elettronico a scansione (SEM) e delle tecniche elettrochimiche, come la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e la misurazione del potenziale a circuito aperto (OCP), è stato fondamentale per determinare le intricate interazioni tra materiali e sali fusi. I risultati della metrologia dimensionale e della microscopia elettronica a scansione non solo hanno riaffermato i tratti osservati nella letteratura esistente, ma hanno anche rivelato nuove scoperte, mostrando le caratteristiche distintive delle leghe quando sono sottoposte a un ambiente di sali fusi. Queste intuizioni contribuiscono a una comprensione più approfondita del comportamento dei materiali e forniscono una base per ottimizzare le prestazioni e la durata delle batterie termiche nelle applicazioni CSP e NPP.