【摘 要】
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水合盐相变蓄热材料因具有热效率高和相变温度适中的特点,受到研究者们的广泛关注。然而,无机水合盐会对金属容器产生腐蚀,导致容器受损,降低其使用效率。因此,必须深入分析水合盐相变材料对金属材料的腐蚀机理,及其抑制措施,才能提高蓄热系统的安全性和可靠性。本文采用电化学方法与表面检测相结合,研究了Na_2HPO_4·12H_2O-Na_2SO_4·10H_2O复合水合盐相变
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水合盐相变蓄热材料因具有热效率高和相变温度适中的特点,受到研究者们的广泛关注。然而,无机水合盐会对金属容器产生腐蚀,导致容器受损,降低其使用效率。因此,必须深入分析水合盐相变材料对金属材料的腐蚀机理,及其抑制措施,才能提高蓄热系统的安全性和可靠性。本文采用电化学方法与表面检测相结合,研究了Na_2HPO_4·12H_2O-Na_2SO_4·10H_2O复合水合盐相变蓄热材料在熔融态对316不锈钢、1060铝和铜的腐蚀机理,以及添加席夫碱化合物和咪唑啉衍生物后体系的缓蚀机理。此外,还采用量子化学计算和分子动力学模拟探究了席夫碱缓蚀剂-铝体系和咪唑啉缓蚀剂-铜体系中分子间的相互作用,以期综合分析其缓蚀机理。研究表明,在Na_2HPO_4·12H_2O-Na_2SO_4·10H_2O熔融盐介质中,316不锈钢表面被快速钝化,形成一层致密的钝化膜,而铜和1060铝试样表面发生了不同程度的活性溶解。铜表面的阳极活化电位区最宽,后期金属基底的阳极溶解速率被覆盖在其表面的盐沉淀所减缓,而基体表面未被盐沉淀覆盖的部分出现火山口状腐蚀坑。起到物理屏障作用的沉淀盐主要由CuHPO_4·nH_2O,CuSO_4·nH_2O和Cu_2O构成。1060铝表面的天然钝化膜被水合盐介质中的氢氧根离子完全溶解,表面被严重侵蚀,结构疏松多孔,主要腐蚀产物为Al(OH)_3,AlPO_4·nH_2O和Al_2(SO_4)_3·nH_2O。316不锈钢在水合盐介质中的界面电荷转移电阻最大,腐蚀电流密度最小,耐蚀性最好。T33、T45、T46和T49四种席夫碱缓蚀剂均可有效抑制1060铝在Na_2HPO_4·12H_2O-Na_2SO_4·10H_2O水合盐中的腐蚀,且缓蚀效果依赖其添加浓度。当缓蚀剂浓度提高时,1060铝表面的极化电阻增大,铝/水合盐介面间的活化反应速率减缓。其中,以T46席夫碱的缓蚀效率最高,浸泡在该缓蚀体系中的1060铝表面润湿性最差,表面腐蚀痕迹最浅。分子力学和量子化学计算表明,席夫碱分子结构中的O和N杂原子为亲核位点,具有较高的反应活性,倾向于在金属表面进行优先吸附。各席夫碱分子与铝表面的吸附能大小依次为T46
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