(57)【要約】  本主題によれば、少なくとも１種のアルカリ金属塩及び結晶水を有する金属塩を含む、吸湿性の均一な塩混合物が提供される。本主題はまた、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法であって、
ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、
ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、
ｃ）前記均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１種のアルカリ金属塩が、無機アニオンのリチウム塩、無機アニオンのナトリウム塩、無機アニオンのカリウム塩及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１種のアルカリ金属塩が、リチウム金属塩、カリウム金属塩及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記不均一な混合物中の前記少なくとも１種のアルカリ金属塩の質量比が、６５から９０％の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種のアルカリ金属塩が、硝酸リチウム及び硝酸カリウムの組合せである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記不均一な混合物中の硝酸カリウムの質量比が、６０から７０％の範囲であり、不均一な混合物中の硝酸リチウムの質量比が、５から２０％の範囲である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）を実施する前に、前記少なくとも１種のアルカリ金属塩は減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記結晶水を有する金属塩が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記結晶水を有する金属塩が、４０から１２０℃の範囲の融点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記結晶水を有する金属塩が、４０から８０℃の範囲の融点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記不均一な混合物中の前記結晶水を有する金属塩の質量比が、１０から３５％の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記不均一な混合物が、３から１３質量％の範囲の含水量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記不均一な混合物を、０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記不均一な混合物を、１．３から３バールの範囲の圧力において１４０から１８０℃の温度に曝露する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記吸湿性の均一な塩混合物が、１００から１５０℃の範囲の融点を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法であって、
ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、結晶水を有する１０から３５質量％の金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、
ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、
ｃ）前記均一な混合物から水を除去して、１００から１５０℃の範囲の融点を有する吸湿性の均一な塩混合物を得る工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩及び（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する、吸湿性の均一な塩混合物であって、前記少なくとも１種のアルカリ金属塩が、５から２０％の範囲の質量比を有する硝酸リチウム及び６０から７０％の範囲の質量比を有する硝酸カリウムの組合せである、吸湿性の均一な塩混合物。
【請求項１８】
前記結晶水を有する金属塩が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され、前記均一な混合物中の質量比が、１０から３５％の範囲である、請求項１７に記載の吸湿性の均一な塩混合物。
【請求項１９】
太陽熱エネルギー貯蔵としての使用のための、請求項１７に記載の吸湿性の均一な塩混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する主題は一般に、少なくとも１種のアルカリ金属塩及び結晶水を有する金属塩を含む、吸湿性の均一な塩混合物に関する。本主題はまた、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法に関する。吸湿性の均一な塩混合物は、集光型太陽光発電（ＣＳＰ）所において太陽熱エネルギー貯蔵材料及び伝熱流体として使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
人為による温室効果ガス排出は、地球温暖化の理由のうちの１つである。ここ数十年間の従来型の化石燃料からのエネルギー消費の増大は、気候に悪影響を及ぼし得る温室効果ガスの放出をもたらしてきた。地球温暖化に起因する気候変動の影響を低減するために、安全で再生可能なクリーンエネルギー、特に太陽エネルギーの生成のための先進技術を実現すべく、特段の注意が必要である。
【０００３】
太陽エネルギーは、化石燃料の重要な代替エネルギー源であり、地球上で最も利用しやすいエネルギー源である。太陽エネルギーの生成が大規模になると、より広範な貯蔵容量が必要とされるため、太陽熱エネルギー貯蔵は、熱エネルギーの利用効率の即座に対応すべき重要な要素である。機械的エネルギー、化学的エネルギー、電気的エネルギー及び熱エネルギー等の多様な種類の形態のエネルギーが、適切な方法を使用して貯蔵され得る。高温熱エネルギー貯蔵システムは、広範な温度範囲と集光型ソーラーパワー用途への対処を可能にするものであり、技術的観点及び経済的観点における潜在能力もより大きい。太陽熱エネルギーは、溶融塩媒体に貯蔵され、この溶融塩媒体から熱エネルギーが、太陽発電所における高出力蒸気の生成等の熱を伴う操作により水に移動する。
【０００４】
特許文献１は、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ２及びＫＮＯ２を含む５種の無機塩を含有する、低融点の溶融塩組成物を開示しており、同特許は、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３及びＣａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏを含有する四成分型塩の合成も開示している。これらの塩を、開いたアルミニウムるつぼに入れ、塩混合物を３５０から４００℃までで少なくとも終夜加熱した。合成手順のエネルギー消費は、非常に高い温度及び時間が理由となり、非常に大きい。
【０００５】
特許文献２は、熱エネルギーの貯蔵に利用することができる、ＫＮＯ２、ＮａＮＯ２及びＬｉＮＯ３の三成分型溶融塩混合物の合成手順を記載している。
【０００６】
特許文献３は、Ｂａ及び／又はＳｒとＬｉ−Ｎａ−Ｋ−ＮＯ３との混合物を含有する硝酸塩を主体とした、新規な蓄熱系を開示している。
【０００７】
特許文献４は、ＬｉＮＯ３含量が、１７．５から２１．６質量％の範囲であり、ＮａＮＯ３含量が、１０から１１質量％の範囲であり、ＫＮＯ３含量が、２７．７から３２．６質量％の範囲であり、ＣｓＮＯ３含量が、３５．８から４３．８質量％の範囲である、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及びＣｓの硝酸塩を主体とした溶融塩の合成を記載している。
【０００８】
特許文献５は、９５℃未満の融点及び最大５００℃の温度の高い熱安定性を有し、ＬｉＮＯ３−ＮａＮＯ３−ＫＮＯ３−Ｃａ（ＮＯ３）２型四成分系に属する、無水組成物を開示している。
【０００９】
通常、太陽熱発電所は、６０％のＮａＮＯ３及び４０％のＫＮＯ３から構成される「ソーラーソルト（ｓｏｌａｒ  ｓａｌｔ）」として公知の二成分型硝酸塩混合物、並びに、一般にＨＩＴＥＣ塩として公知の５３％のＫＮＯ３、７％のＮａＮＯ３及び４０％のＮａＮＯ２の三成分型硝酸塩／亜硝酸塩混合物からなる溶融塩材料を利用している。米国特許出願公開第７，５８８，６９４号は、９〜１８質量％のＮａＮＯ３、４０〜５２質量％のＫＮＯ３、１３〜２１質量％のＬｉＮＯ３及び２０〜２７質量％のＣａ（ＮＯ３）２という４種の無機硝酸塩の混合物から製造された、低融点の伝熱流体を開示している。これらの組成物は、１００℃未満の液相線温度、５００℃超の熱安定性限度、並びに、３００℃における５ｃＰ〜６ｃＰの範囲の粘度及び４００℃における２ｃＰ〜３ｃＰの範囲の粘度を有し得る。
【００１０】
特許文献６は、ＬｉＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３及びＮａＮＯ２を含む、溶融塩混合物及びこの調製の方法を開示している。特許文献７は、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム及び添加剤を含む、溶融塩による伝熱及び蓄熱用の媒体を調製するための方法を開示している。これらの添加剤は、（０．１〜０．８）：１の質量比の硝酸セシウム及び塩化カリウムである。溶融塩による伝熱及び蓄熱用の媒体は、良好な伝熱特性、広範な動作温度範囲、高い熱安定性、安全な使用温度の上限が高いこと、低い融点、相変化における高い潜熱、システムのサイズ及びエネルギーに関する要件の低さ並びに高いエネルギー効率等の利点を有する。特許文献８は、５０％〜８０％のＫＮＯ３、０％〜２５％のＬｉＮＯ３及び１０％〜４５％のＣａ（ＮＯ３）２を含む伝熱流体並びに前記伝熱流体を調製するための方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７，８２８，９９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００３８５８１号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２／０９３０１２号
【特許文献４】国際公開第２０１２／１０７８３４号
【特許文献５】米国特許出願公開第７，５８８，６９４号明細書
【特許文献６】中国特許第００１１１４０６．９号明細書
【特許文献７】中国特許出願公開第２００７１００２７９５４．１号明細書
【特許文献８】中国特許出願公開第２０１１１０２８７６８４．４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法であって、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む、方法に関する。本開示は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩及び（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する、吸湿性の均一な塩混合物に関する。
【００１３】
本主題の上記及び他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲を参照することによってより良く理解されるであろう。発明の概要は、概念の抜粋を簡素化した形態で紹介するために提供する。発明の概要は、特許請求する本主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定しようとするものではなく、特許請求する本主題の範囲を限定するために使用されることを意図するものでもない。
【００１４】
添付の図面を参照することによって詳細に説明する。図面の中で、ある参照符号の最上位桁は、参照符号が最初に現れた図を示す。特徴及び構成要素のような参照物に対して、図面を通して同一の符号を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−ＣのＴＧＡ−ＤＴＧを示す図である。
【図２】ＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−ＣのＤＳＣを示す図である。
【図３】ＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のＴＧＡを示す図である。
【図４】ＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のＤＳＣを示す図である。
【図５】商用の基準試料に比較したＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のレオロジー的挙動を示す図である。
【図６】均一化されていないＨＰＨＴＦ−ＡのＤＳＣを示す図である。
【図７】均一化されていないＨＰＨＴＦ−ＢのＤＳＣを示す図である。
【図８】均一化されていないＨＰＨＴＦ−ＢのＤＳＣを示す図である。
【図９】均一化されていないＨＰＨＴＦ−ＣのＤＳＣを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
当業者ならば、具体的に記載した変形及び修正以外の変形及び修正が本開示に加えられることが認識されよう。本開示は、そのようなすべての変形形態及び修正形態を含むと理解すべきである。本開示は、本明細書において個別に又は集合的に言及又は提示されたすべての工程、特徴、組成物及び化合物も含むし、そのような工程又は特徴のいずれか又は複数の任意の及びすべての組合せも含む。
【００１７】
定義
便宜上、本開示の更なる説明の前に、本明細書中で使用するいくつかの用語及び例をここにまとめる。これらの定義は、本開示の他の部分に照らして読まれるべきであり、そのようなものとして当業者に理解されるべきである。本明細書で使用する用語は、当業者に認知され知られた意味を有するが、利便性及び完全性のために特定の用語とその意味を以下に明らかにする。
【００１８】
冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、その冠詞が文法的に対象とする１つ又は１つより多い（すなわち、少なくとも１つの）事物を指すのに使用される。
【００１９】
用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、包括的、開放的に使用され、追加の要素が含まれてもよいことを意味する。本明細書を通して、文脈がそうでないことを要する場合でない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」の語並びに「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等の変形例は、述べられた要素若しくは工程又は要素若しくは工程の群を包含すると理解され、いかなるその他の要素若しくは工程又は要素若しくは工程の群も排除するものではないと理解される。
【００２０】
用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むが限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ）」ことを意味して使用する。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含むが限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ）」は、互換的に使用する。
【００２１】
用語「結晶水」又は「水和水」は、結晶の内部に存在する水を意味する。
【００２２】
比、濃度、量及びその他の数値データは、本明細書では範囲形式で提供できる。そのような範囲形式は、単に利便性及び簡潔さのために使用されるに過ぎないと理解すべきであり、範囲の限界として数値を明示的に記載することを含むのみでなく、各数値及び部分範囲が明示的に記載されるのと同様に、すべての独立した数値又はその範囲内に包含される部分範囲も含むと柔軟に解釈されるべきである。例えば、約１４０℃から約１８０℃の温度範囲は、約１４０℃から約１８０℃までという明示的に記載された限界のみを含むと解釈されるのではなく、１４５℃から１５５℃、１５０℃から１７０℃等の部分範囲も含み、例えば１４２．２℃、１４０．６℃及び１４１．３℃等、特定の範囲内の端数を含めた独立した量も含むと解釈すべきである。
【００２３】
本開示は、太陽熱への適用等の熱エネルギー貯蔵用の溶融塩組成物の費用効果の高い調製方法を提供し、集光型太陽光発電（ＣＳＰ）所において太陽熱エネルギー貯蔵材料及び伝熱流体として使用することができる。太陽熱エネルギー貯蔵材料として、重要な材料要求事項は、高いエネルギー密度、高伝熱効率、良好な熱安定性、良好なサイクル安定性、非腐食挙動、非中毒性、可用性及び対費用効果である。本開示は、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法であって、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む方法に関する。吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は費用効果が高い。溶融塩は均一化されており、この結果、多量のエネルギーが節約される。更に、融点の低い溶融塩混合物は、高温において安定のはずであり、太陽熱エネルギー貯蔵及び発電用のシステムにおいて効率的に利用することができる。
【００２４】
本開示の吸湿性の均一な塩混合物は、１５０℃未満の融点を有し、熱伝導率、比熱容量及び溶融状態での流動性のような熱物性値を損なうことなく、５００℃を超える熱安定性を有する。本開示は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩及び（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する、吸湿性の均一な塩混合物に関する。
【００２５】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）Ｃａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３．５Ｈ２Ｏ、Ａｌ（ＮＯ３）３．９Ｈ２Ｏ、Ｆｅ（ＮＯ３）３．９Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２．６Ｈ２Ｏ及びＣｏ（ＮＯ３）２．６Ｈ２Ｏからなる群から選択される結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００２６】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）無機アニオンのリチウム塩、無機アニオンのナトリウム塩、無機アニオンのカリウム塩及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００２７】
別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）リチウム金属塩、カリウム金属塩及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００２８】
更に別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）硝酸リチウム及び硝酸カリウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００２９】
更に別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００３０】
更に別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００３１】
更に別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される結晶水を有する金属塩を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００３２】
更に別の実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩、並びに（ｂ）アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される結晶水を有する金属塩１０から３５質量％を含み、１００から１５０℃の範囲の融点を有する。
【００３３】
吸湿性の均一な塩混合物又は溶融塩組成物は、市販のＨＩＴＥＣ三成分塩より低い融点を示しており、太陽熱エネルギーシステムのための蓄熱器及び伝熱用の流体として使用することができる。一実施態様では、溶融塩混合物は、硝酸カリウム、硝酸リチウム及び１種の水和金属塩を含む。これらの３種の塩の候補の中では、硝酸カリウムが、最も高い３３４℃の融点を示す。硝酸リチウム及び水和した塩は、硝酸カリウムの融点を下げるのに役立つ。吸湿性の均一な塩混合物は、５６０℃においてさえ安定であり、有機伝熱流体より比較的安価であり、したがって、大規模な熱エネルギー貯蔵システムにおける使用に適合する。
【００３４】
上記のように、本開示は、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法に関する。一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）リチウム金属塩、カリウム金属塩及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００３５】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）無機アニオンのリチウム塩、無機アニオンのナトリウム塩、無機アニオンのカリウム塩及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００３６】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、不均一な混合物中の少なくとも１種のアルカリ金属塩の質量比が、６５から９０％の範囲である工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００３７】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）硝酸リチウム及び硝酸カリウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００３８】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）硝酸リチウム及び硝酸カリウムの組合せである少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、不均一な混合物中の硝酸カリウムの質量比が、６０から７０％の範囲であり、不均一な混合物中の硝酸リチウムの質量比が、５から２０％の範囲である工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００３９】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、少なくとも１種のアルカリ金属塩は減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４０】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４１】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水及び４０から１２０℃の範囲の融点を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４２】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水及び４０から８０℃の範囲の融点を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４３】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、不均一な混合物中の結晶水を有する金属塩の質量比が、１０から３５％の範囲である工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４４】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、３から１３質量％の範囲の含水量を有する不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４５】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、閉鎖系で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４６】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、１．３から３バールの範囲の圧力の閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４７】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）少なくとも１種のアルカリ金属塩を、結晶水を有する金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を閉鎖系で１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、１００から１５０℃の範囲の融点を有する吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４８】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、結晶水を有する１０から３５質量％の金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００４９】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、結晶水を有する１０から３５質量％の金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５０】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択される結晶水を有する１０から３５質量％の金属塩と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５１】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され４０から１２０℃の範囲の融点を有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５２】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され４０から８０℃の範囲の融点を有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５３】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され４０から８０℃の範囲の融点を有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、３から１３質量％の範囲の含水量を有する不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５４】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され４０から８０℃の範囲の融点とを有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、３から１３質量％の範囲の含水量を有する不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、１．３から３バールの範囲の圧力の圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５５】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属塩からなる群から選択され４０から８０℃の範囲の融点を有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、３から１３質量％の範囲の含水量を有する不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、１．３から３バールの範囲の圧力の圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、１００から１５０℃の範囲の融点を有する吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【００５６】
一実施態様では、吸湿性の均一な塩混合物を調製するための方法は、（ａ）６０から７０質量％の硝酸カリウム及び５から２０質量％の硝酸リチウムを、チオ硫酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、硝酸ニッケル及び硝酸コバルトからなる群から選択され４０から８０℃の範囲の融点とを有する結晶水を有する金属塩１０から３５質量％と接触させて、３から１３質量％の範囲の含水量を有する不均一な混合物を形成する工程であって、工程（ａ）を実施する前に、硝酸カリウム及び硝酸リチウムは減圧下で８０から１２０℃の範囲の温度で乾燥させる、工程と、（ｂ）前記不均一な混合物を、１．３から３バールの範囲の圧力の圧力チューブ内で０．５から１．５時間、１４０から１８０℃の温度に曝露して、均一な混合物を得る工程を得る工程と、（ｃ）均一な混合物から水を除去して、１００から１５０℃の範囲の融点を有する吸湿性の均一な塩混合物を得る工程とを含む。
【実施例】
【００５７】
ここで、本開示を実施例によって説明するが、これは開示の実施を例示することを意図するものであり、本開示の範囲のいかなる限定も含むものとして制限的に捉えることを意図するものではない。本開示の範囲内にあるその他の例もまた可能である。
【００５８】
溶融塩の融点及び融解エンタルピーを、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定した。異なるガス雰囲気下での温度に対する質量変化を、熱重量分析（ＴＧＡ）を使用して測定した。ＤＳＣ及びＴＧＡの両方を、ＮＥＴＺＣＨ社のＳＴＡ  ４４９  Ｆ３  Ｊｕｐｉｔｅｒ同時熱分析装置を使用して同時に測定した。ＴＧＡ−ＤＳＣ分析は、窒素雰囲気と空気雰囲気の両方で測定した。
【００５９】
比熱容量は、ＤＳＣ技法を使用して測定した。比熱容量の測定では、３種の測定を行ったが、第１は空のるつぼを使用しての校正運転、第２は第１の校正運転を使用しての、標準としてサファイアディスクを使用した測定実施、第３は試料を使用するＤＳＣ測定である。最後に３種の測定の後で、温度に対する試料の比熱容量を、比率法を使用して測定した。
【００６０】
絶対粘度の測定は、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社のＤｙｎａｍｉｃ  Ｓｈｅａｒ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ  ＭＣＲ  ５０２を使用して実施した。塩を、非腐食性インコネルで作製されたセルに入れておき、温度を上昇させて、試料を溶融させるのと同時に、様々なせん断速度において一定の温度で絶対粘度を測定し、同様に、様々な温度において一定のせん断速度で絶対粘度を測定する。
【００６１】
熱伝導率は、非定常面熱源方法を使用して、ＨＯＴ−ＤＩＳＫ  ＴＰＳ  ２５００  Ｓ熱伝導率計を使用装置として測定した。溶融塩粉末を小型金属カップ（非腐食性インコネルで作製）に入れ、５４６５という名称のＨＯＴ  ＤＩＳＫセンサー（半径３．１８９ｍｍ）と共に炉に配置した。炉を縦に置いて、炉菅が通常使用される水平ではなく垂直になるようにした。このようにすれば、試料が溶融して液体になっても依然としてカップの内側に留まることになる。閉鎖した炉を排気しＮ２で満たして、空気又は水分から保護した。
【００６２】
その後２５０℃に温度を上昇させ、しばらくの間一定に保持してすべての材料を溶融させた。ターゲット温度を室温に設定して、炉の自然冷却の間に、３０分毎の間隔で表示を読み取った。２４５℃から３２℃までこの一連の測定を実施した。各測定は温度ドリフト補償法で評価したが、冷却速度は非常に遅く着実に進行したので、各測定は、結果にノイズを生じさせなかった。２００℃でのＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−Ｃの熱伝導率は、それぞれ０．５０６３Ｗ／ｍＫ、０．５６９６Ｗ／ｍＫ及び０．５７０１Ｗ／ｍＫである。
【００６３】
（実施例１）
吸湿性の均一な塩混合物の合成
ＫＮＯ３、（６０から７０質量％）、ＬｉＮＯ３（５から２０質量％）等の金属塩及び水和した塩（１０から３０質量％）を、Ｔａｂｌｅ  １  （表１）に示した組成に従い秤量し、圧力チューブ内で磁性ペレットと共に混合して、不均一な混合物を形成する。秤量前に、２種の塩、すなわち、ＫＮＯ３及びＬｉＮＯ３を、真空下において１００℃で乾燥させて、これらの塩の水分含有量を可能な限り最低に保つ。圧力チューブをテフロン（登録商標）ネジで締めて、１００から１５０℃までにおいて加熱し、組込み型のオイルバスに備えられた磁気撹拌子を使用して撹拌した。水和水の放出後、圧力チューブ内部の圧力下で溶液を徹底的に混合し、１５０℃で１．５時間保持し、その後チューブを開いて圧力を開放し、ロータリーエバポレーターを使用して水を除去した。したがって、決定的な要素となるのは、閉鎖した圧力容器内部を１．５時間均一化することである。チューブ内部の圧力は、圧力ゲージを使用して測定し、１．２から３バールの範囲にあることが分かった。吸湿性の均一な塩混合物の融点を、Ｔａｂｌｅ  １  （表１）に示すが、１５０℃未満である。混合物全体の水分量は、ＴＧＡ分析を使用して計算することができる。不均一な混合物の含水量は、３から１３質量％の範囲にあることが分かった。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
図１は、窒素雰囲気下でのＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−ＣのＴＧＡ−ＤＴＧを記載している。前述の試料を室温から１０００℃まで１０℃／分の加熱速度で加熱し、窒素パージ流速は、８０ｍＬ／分である。初期の質量減少は、水の喪失によるものであり、混合物は、最大６００℃まで安定である。ＤＴＧは、質量減少の変化速度を示している。ＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−Ｃに関する最大の質量減少は、それぞれ６７９．３℃、６５１．８℃及び６７９．２℃のときである。
【００６６】
図２は、窒素雰囲気下でのＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−ＣのＤＳＣを示している。前述の試料を室温から１０００℃まで１０℃／分の加熱速度で加熱し、窒素パージ流速は、８０ｍＬ／分である。１３７℃、１３６．２℃及び１３７．９℃における吸熱ピークは、それぞれＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−Ｃの融点である。
【００６７】
図３は、窒素雰囲気下でのＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のＴＧＡを示している。前述の試料を室温から１０００℃まで１０℃／分の加熱速度で加熱し、窒素パージ流速は、８０ｍＬ／分である。初期の質量減少は、水の喪失によるものであり、混合物は、最大６００℃まで安定である。ＤＴＧは、質量減少の変化の速度を示している。ＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１に関する最大の質量減少は、それぞれ７０５．９℃、６９６．８℃及び７１９．５℃のときである。
【００６８】
図４は、窒素雰囲気下でのＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のＤＳＣを示している。前述の試料を室温から１０００℃まで１０℃／分の加熱速度で加熱し、窒素パージ流速は、８０ｍＬ／分である。１３５．７℃、１２８．５℃及び１３３．６℃における吸熱ピークは、それぞれＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１の融点である。
【００６９】
図５は、商用の基準試料（５３％のＫＮＯ３、７％のＮａＮＯ３及び４０％のＮａＮＯ２の混合物であるＨＩＴＥＣ塩ＨＩＴＥＣを、米国特許出願公開第７，５８８，６９４号において当該ＨＩＴＥＣ塩の調製のために提供された記載に従って調製した。）に比較したＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１のレオロジー的挙動を示している。複素粘度（η）とせん断速度（γ）とを対比させている。ＨＰＨＴＦ−Ａ１の粘弾性特性は、ＨＩＴＥＣの粘弾性特性と若干異なるが、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１及びＨＰＨＴＦ−Ｃ１の粘弾性特性は、ＨＩＴＥＣと同等である。非ニュートン液体のシアシニング挙動が観察され、商用のＨＩＴＥＣ塩と同様のせん断速度の増大を伴った粘度低下が観察される。
【００７０】
Ｔａｂｌｅ  ２  （表２）は、例における吸湿性の均一な塩混合物の特徴を示す。
【００７１】
【表２】
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【００７２】
Ｔａｂｌｅ  ２  （表２）は、融点、融解エンタルピー、熱安定性及び比熱容量を示す。比熱容量を、室温、２００℃及び３００℃で測定している。ＨＰＨＴＦ−Ａ、ＨＰＨＴＦ−Ｂ及びＨＰＨＴＦ−Ｃの融点は、それぞれ１３７℃、１３６．２℃及び１３７．９℃であり、融解エンタルピーは、それぞれ４．７１１、１２．０３、及び９．１０３である。その塩は、約５５０℃近辺まで熱的に安定であり、どのような劣化も無く安全に使用できることが分かった。室温（ＲＴ）、２００℃及び３００℃でのＨＰＨＴＦ−Ａの比熱容量値は、それぞれ１．７６１ｋＪ／ｋｇＫ、１．６４４ｋＪ／ｋｇＫ及び２．０８４ｋＪ／ｋｇＫである。ＨＰＨＴＦ−ＢのＣｐ値は、室温、２００℃及び３００℃において、それぞれ１．７７９、１．１９３及び１．５０４である。
【００７３】
ＨＰＨＴＦ−ＣのＣｐ値は、室温、２００℃及び３００℃において、それぞれ１．８１１、２．５３０及び１．３７３である。同様に、ＨＰＨＴＦ−Ａ１、ＨＰＨＴＦ−Ｂ１、ＨＰＨＴＦ−Ｃ１、ＨＰＨＴＦ−Ａ２、ＨＰＨＴＦ−Ｂ２及びＨＰＨＴＦ−Ｃ２に対応するデータも同様に、Ｔａｂｌｅ  ２  （表２）に与えられている。これらのすべてのＣｐ値は、これらの塩が、効率の良い太陽熱エネルギー貯蔵材料として使用可能であることを示唆した。溶融塩を主体とした蓄熱／伝熱流体の理想値は、１．２ｋＪ／ｋｇＫ超であり、市販のＨＩＴＥＣ塩は、２００℃において約１．５ｋＪ／ｋｇＫのＣｐを示す。
【００７４】
（比較例１）
開放系実験
６７ｇのＫＮＯ３、１９ｇのＣａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ及び１４ｇのＬｉＮＯ３を含有する溶融塩混合物を、１００ｍＬガラス開放容器に入れ、撹拌し、１２時間１８０℃に加熱した。前述の手順を、ステンレス鋼容器を使用して繰り返す。混合物を、ＤＳＣによって特性決定した。図６は、均一化されていないＨＰＨＴＦ−Ａを示唆する複数の相転移があるＤＳＣ曲線を示している。
【００７５】
（比較例２）
開放系実験
６６．５ｇのＫＮＯ３、２３ｇのＣａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ及び１０．５ｇのＬｉＮＯ３を含有する溶融塩混合物を、１００ｍＬガラス開放容器に入れ、撹拌し、２４時間１５０℃に加熱した。混合物を、ＤＳＣによって特性決定した（図７）。ＤＳＣ曲線は、均一化されていないＨＰＨＴＦ−Ｂを示唆する複数の相転移を示した。
【００７６】
（比較例３）
閉鎖系及び過剰な水による実験
６６．５ｇのＫＮＯ３、２３ｇのＣａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ及び１０．５ｇのＬｉＮＯ３及び１０ｍＬの水を含有する溶融塩混合物を、１００ｍＬガラス圧力チューブに入れ、撹拌し、６時間１５０℃に加熱した。水を、ロータリーエバポレーターを使用して減圧で除去した。混合物を、ＤＳＣによって特性決定した（図８）。ＤＳＣ曲線は、均一化されていないＨＰＨＴＦ−Ｂを示唆する複数の相転移を示した。
【００７７】
（比較例４）
閉鎖系及び１５０℃未満の温度
６５ｇのＫＮＯ３、２５ｇのＣａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ及び１０ｇのＬｉＮＯ３を含有する塩混合物を、１００ｍＬガラス圧力チューブに入れ、撹拌し、１２時間１３０℃に加熱した。水を、ロータリーエバポレーターを使用して減圧で除去した。混合物を、ＤＳＣによって特性決定した（図９）。ＤＳＣ曲線は、均一化されていないＨＰＨＴＦ−Ｃを示唆する複数の相転移を示した。
【００７８】
驚くべきことに、開放系において実施した方法の場合、均一化は、温度を高めたときでさえ、効果的ではなかった。水を外部から更に添加すると、均一でない混合物が生じた。
【００７９】
それぞれの塩は販売業者から入手し、更なる精製を全く行わずに使用した。溶融塩は、相変化中の潜熱蓄積及び優れた比熱容量によって、良好な蓄熱材料である。熱伝導率試験は熱伝導率分析装置を使用して実施し、結果は、太陽熱パワーからの費用効果の高い発電にとって有望であると分かった。
【００８０】
本主題での例となる例示的プロセスで得られる利点
本明細書に記載した吸湿性の均一な塩混合物は、蓄熱材料及び伝熱材料を製造するための費用効果の高い方法を提供することができる。これらの材料も同様に、太陽熱発電所において利用することができ、この結果、均等化発電原価（ＬＣＯＥ）が低減されることになる。溶融塩混合物の完全な均一化は、溶融塩混合物を熱エネルギーの貯蔵のために利用するのに必要である。例えば、太陽熱発電所において、溶融塩は、太陽熱エネルギーが貯蔵される太陽熱集熱器設営地（ｓｏｌａｒ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ）と、熱が水に移行して水蒸気が生成することにより電気が発生する熱交換器とを通るように循環させる前に、溶融タンク内で溶融させなければならない。材料が均一化されていない場合、材料が複数の融点を有することになり、融点を判断することができない。このように融点を判断できないと、溶融タンク及び溶融塩を主体としたエネルギー貯蔵システム全体を設計するときに問題になる。
【００８１】
更に、吸湿性が高いという均一な塩混合物の性質は、市販のＨＩＴＥＣ塩に比較して均一な塩混合物の方が水により容易に溶けることができるため、水によって溶融塩ループをきれいにするのに役立つ。溶融状態の溶融塩の熱伝導率測定用に使用される非定常型面熱源センサーは、吸湿性の溶融塩の場合には容易にきれいにすることができるが、ＨＩＴＥＣのような吸湿性がより低い商用の塩は、センサーに固着することになり、センサーをきれいにするために長時間水中に浸さなければならず、センサーの損傷を防止するように十二分に注意すべきである。溶融塩ループは、集光型太陽熱（ＣＳＰ）発電所に統合された部品である。定期的な監視を実施して、数サイクルの動作後に溶融塩の劣化を確認すべきである。循環している溶融塩の熱物理的特性の劣化又は変化が検出されたらすぐに、塩を置き換えなければならない。塩の置き換えのためには、ループ全体を徹底的に洗浄し、きれいにしなければならない。すべての塩が水溶性であるが、吸湿性が高い方の塩によってきれいにするのは、吸湿性が低い方の塩よりも容易である。
【００８２】
例えば、溶融塩の熱伝導率分析の場合、センサーは、溶融塩中に浸漬しなければならない。測定後、センサーをきれいにした。水を使用したとき、吸湿性が高い方の塩によってきれいにするのは、吸湿性が低い方の塩よりも容易であることが、観察された。
【００８３】
本主題を、いくつかの実施例及びそれらの実施態様に関してかなり詳細に説明してきたが、その他の実施態様も可能である。このように、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲は、本明細書に含まれる好ましい実施例及び実施態様の記載によって限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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