Development of a Thermal Conductivity Model for Molten Salt Solutions

Les sels fondus sont l’un des meilleurs matériaux pour les technologies d’énergie avancées et dans les applications industrielles, comme les réacteurs nucléaires à sels fondus, le stockage d’énergie, les matériaux à changement de phase, ainsi que la production et le recyclage des métaux. Dans ces applications d’ingénierie, la conductivité thermique est l’un des facteurs les plus importants qui impactent le design, l’efficacité et la sûreté du système. Malheureuse-ment, les données expérimentales sur la conductivité thermique des sels fondus sont souvent limitées, en particulier dans le cas des mélanges de sels fondus. Les données expérimentales ne sont souvent pas en accord, les valeurs obtenues expérimentalement étant assez dispersées, en raison des difficultés liées aux conditions de mesure, comme les hautes températures, les environnements corrosifs et les mécanismes de transfert de chaleur pendant l’expérience. De plus, il existe encore des sels fondus dont la conductivité thermique est totalement inconnue. Par conséquent, le développement d’un modèle théorique capable de prédire avec précision la conductivité thermique des sels fondus est essentiel pour faire avancer le développement de la technologie des sels fondus, établir une base de données solide sur ces matériaux, comparer expérimentalement les techniques de mesure pour les nouvelles données, et enfin améliorer la connaissance globale de la conductivité thermique des sels fondus. Pour répondre à ce besoin, un modèle théorique basé sur la théorie cinétique est proposé dans un premier temps. Ce modèle a démontré sa précision pour prédire la conductivité thermique des sels fondus en fonction de la température à partir du point de fusion pour les sels fondus purs monoatomiques et polyatomiques. Ce modèle n’a besoin d’aucune constante d’ajustement empirique, mais dépend principalement du nombre de cations et d’anions des sels fondus, et des propriétés physiques connues des sels. Les prédictions de la conductivité thermique des sels fondus sont en accord avec les données expérimentales communément admises, à la fois aux points de fusion et en termes de leur dépendance à la température. La méthode de Bland-Altman est appliquée pour vérifier la fiabilité du modèle, qui présente une erreur inférieure à ± 10%. En outre, le modèle a démontré une précision de prédiction comparable aux données expérimentales à travers les différentes familles de sels fondus, y compris les halogénures, les halogénures divalents, les carbonates, les nitrates/nitrites, les sulfates et les hydroxydes. Pour faciliter son utilisation, le modèle est ensuite paramétrisé comme une fonction linéaire de la température pour chacun des sels fondus purs.