熔融鹽

一般人們稱熔融的無機化合物為熔融鹽或簡稱為熔鹽。人們對熔鹽或許不像對水溶液那樣清楚，其實像自然界火山噴發的熾熱的岩漿就是熔鹽，只不過它是自然界的天然化合物的熔體。同水溶液一樣，熔鹽也是一種溶劑，是一種不含水的高温熔劑， 其主要特點是熔化時解離為離子，正負離子靠庫侖力互相作用，所以可用作高温下的反應介子。熔鹽具有很高的熱熔和熱傳導值以及高的熱穩定性和質量傳遞速度。

形成熔融態的無機鹽其固態大部分為離子晶體，在高温下熔化後形成離子熔體，因此最常見的熔融鹽是由鹼金屬或鹼土金屬與鹵化物、硅酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽組成。

熔融鹽有不同於水溶液的諸多性質，如高温下的穩定性，在較寬範圍內的低蒸氣壓，低的粘度，具有良好的導電性，較高的離子遷移和擴散速度，高的熱容量，具有溶解各種不同材料的能力等。

（1）作為電解提取金屬的電解質。熔融鹽最早應用是從熔融鹽的金屬電解開始的，現今金屬鋁的生產、稀土金屬的製取，主要採用熔融鹽電解方法，其他一些金屬如鹼金屬、鹼土金屬、高熔點金屬的生產也採用熔融鹽電解的方法。用熔融鹽電解生產金屬具有：工藝流程簡單、金屬回收率高、產品質量高、機械化、自動化程度高等優點。現今，熔融鹽電解是工業生產鋁的方法，在近幾十年內還不能用其他方法代替。

（2）在核工業中的應用。在原子能工業中，均相反應堆用熔融鹽混合物為燃料溶劑和傳熱介質有許多優點，它的操作温度有可變的範圍，燃料的加入比較容易，核裂變的產物可以連續地移出等。在核工業中使用最多的是LiF－BeF₂熔融鹽體系。

熔融鹽技術就是將普通的固態無機鹽加熱到其熔點以上形成液態(如NaNO₃在308℃熔化，常見的食鹽NaCl在801℃熔化)，然後利用熔融鹽的熱循環達到太陽能傳熱蓄熱的目的。與傳統的工質相比，熔融鹽具有使用温度範圍廣(從幾十攝氏度到一千攝氏度以上)、傳熱性能高、工作壓力低、價格便宜等一系列巨大的優點，熔融鹽傳熱蓄熱技術已經在化工、軍工等領域得到了廣泛的利用，在太陽能熱發電、生物質高温制氫等新的高科技領域也有着廣闊的應用前景。

美國率先使用了熔融鹽作為太陽能熱發電的傳熱蓄熱工質，並在Solar Two太陽能熱發電實驗電站上取得了很好的效果。

2010年7月，意大利國家電力集團在西西里島建成了世界首個完全使用熔融鹽蓄熱的阿基米德太陽能光熱發電站。 ^[1] 

由於高温熔鹽具有強烈的腐蝕性和揮發性， 限制了對熔鹽的深入研究和在工業上的應用。人們在尋找具有較低熔化温度的熔鹽時， 研究發現具有大體積的有機陽離子的氯化物取代鹼金屬氯化物，可以得到熔點很低的混合物，甚至可以得到室温液態離子溶劑。

人們稱熔鹽為不含水的無機化合物熔體，看來要對這一定義進行修正了。前面講的常温熔鹽是因為引入了有機鹽而使熔鹽的熔點有了很大降低。我們在此介紹的是含水的熔鹽，即所謂的水合熔鹽。有人冒着可能遭到傳統熔鹽論的非議的風險，不顧熔鹽中不能有水存在的禁律，有意不完全脱掉熔鹽中水份，甚至有意地加水到熔鹽中，形成了一組特殊熔體。他們為此不僅沒有遭到責難，反而得到了榮譽，這樣就形成了一組從水溶液過渡到含鹽的含水的離子熔鹽體系。

低温熔鹽是一組比常温要低的液化氣體，可稱為冷液體，它是無機電解質，不含水， 而且很穩定。在當代冶金工藝中可以用這種液體沉積在水溶液中不能沉積的高熔點金屬。由於工作温度很低， 沉積的底材沒有熱損傷；電化學的電極過程由高温熔鹽質量傳遞優先而變為電荷傳遞優先，因此鍍層平滑、光潔均勻，沉積物結構為微晶甚至非晶態。低温沉積過程需要能量很少， 擴散距離很短，而擴散時間很長，這些工藝條件都是為納米級材料製備所必需的。電解質是冷凝的無機化合物氣體，因此得到的低温電解質除掉了雜質。利用低温電解質優於熔鹽， 還在它不像熔鹽那樣能溶解多數耐火材料做的坩堝， 所以製備高純材料時，低温電解質將是最佳的選擇。熔鹽的領域在不斷擴展，並滲透到現代科學的各個領域，像水一樣，它是另外一個天地。科學家們正在深入研究這類熔體的結構和性質，增加知識， 開拓新的應用。 ^[2]