LiNbO3單晶是一種強電解質,具有壓電性、熱電性、光電效應、光聲效應等特性,用途很廣。例如,壓電性應用於電視、影象、傳感器、調製器。在熔融LiNbO3中,用拉晶法可以製造出LiNbO3單晶。
4.氟化鋯係玻璃的研製
玻璃作為光信息處理、光傳輸的功能材料,人們積極探尋其新原料,其中氟化鋯基玻璃具有很大的吸引力。已被研究過的有SmZrF6係的鈣鈦礦型結晶、LnMM'ZrF4(Ln為稀土、M為堿土金屬、M'為堿金屬)、…等。當Ln為Nd、M為Ba、M'為Na時,得到紫色玻璃狀物與NdF3結晶的混合物。由BaF2、NaF、2ZrF4組成的熔鹽成功地得到了無結晶析出的無色玻璃。目前ZrF4係玻璃發展很快,在玻璃領域中占有重要的地位。這類玻璃無毒性,從近紫外到中紅外寬闊的波長範圍內透明度極佳,具有高F-離子傳導性。在光通信用玻璃纖維原料、激光玻璃用的玻璃母材以及氟離子導體固體電解質等方麵,應用前景是寬廣的。
5.表麵處理
難熔金屬耐高溫、耐氧化、耐腐蝕,但價格很貴,而且某些金屬資源有限,因此以鍍層使用更適宜。在氟化物、氯化物、氰化物,含氧化物的熔鹽體係中已進行過多種電鍍試驗。水溶液鍍鉻層有脆性、結合力差,不適合做炮內膛、不鏽鋼件的表麵保護層。熔鹽鍍鉻及Ta-Cr合金的成功,推動了炮管耐磨襯裏技術的發展。鈦不能從水溶液中電沉積出來,熔鹽鍍鈦也相當困難,人們為之作過不少努力,現已能在低碳鋼和不鏽鋼基體上獲得致密的鈦層。
鋁質輕且無毒,具有許多優良的性能,作為鍍層是十分有用的。有機溶劑電解液或熔鹽可電沉積鋁。有機溶劑易燃,金屬熔鹽體係高溫操作限製了它們的應用。采用有機物與AlCl3組成的低溫熔鹽體係,如AlCl3-丁基吡啶氯化物,可在常溫下使鋁電沉積出來,這是很有前途的。
熔鹽浸漬法可使鋼鐵表麵上生成碳化物、矽化物、硼化物的薄膜,這些化合物熔點高、硬度大、耐腐蝕。例如鋼鐵經熔鹽氮化後,放入含CrF3熔鹽中表麵生成CrN。如此處理過的鋼,其硬度達Hv(Vickers hardness)1000—3000,耐蝕性也很好。
二、能源與熔鹽
熔鹽在能源領域中被廣泛應用,涉及原子能、太陽能、化學電源、氫能、碳能、…,尤其重要的是熔鹽在原子能、化學電源中的應用。
1.原子能體係中的熔鹽
在未來的能源中原子能占有重要地位,必須建立安全高效的能量變換體係,並使核燃料資源多樣化。在原子能體係中熔鹽用作反應介質、傳熱介質、對燃料進行再處理,使熱能-化學能-電能的相互轉換有效地實現。U-Zr合金、U-Pu-Zr合金做原子爐的燃料,安全性和經濟效益明顯提高,再處理設施和燃料成型加工工藝都得到簡化。製備這些合金可用金屬熱還原法和熔鹽電解法,但後者工藝簡單且廢物少。電解熔融氯化物或氟化物-氧化物熔體,製取了U、Pu、Th等。
用電解精煉法再處理金屬燃料是有效的。例如在LiCl-KCl熔體中采用液態鎘做陽極(沉在電解槽底),把裝有燃料碎塊的籃框浸入陽極中。通電後U、Pr、…依次選擇溶出,U首先沉積在固態鐵陰極上。然後把電流換向,液體鎘變成陰極,餘下的U、Pr及超鈾元素在其上析出。
2.熔鹽電解質電池
以熔鹽做電解質的電池主要有燃料龜池、鋰電池和熱電池。
燃料電池的能量轉換效率高,設備便宜,噪音低和環境汙染少,易為社會所接受。用熔融碳酸鹽,如γ-鋁酸鋰、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰的混合物(650—700℃)作電解質,用多孔鎳做陰極,多孔氧化鎳做陽極,由烴類轉化來的H2、CO做燃料(即在陽極被氧化),其能量轉換效率達到50%。熔融碳酸鹽型燃料電池與磷酸鹽燃料電池相比,不必使用貴金屬催化劑,可采用的燃料種類多,發電效率和熱效率高。電池放出的熱可用蒸汽機回收或供油站、暖房使用。盡管磷酸鹽燃料電池可能最早實現工業化,但目前世界各國仍十分重視熔融碳酸鹽型燃料電池的開發,日本預計1995年建成1000kW級的工廠。
對供電係統的負荷進行調整,以及為電動車輛提供能量和動力,要求發展高功率和高能量的電池體係。在高能電池中熔鹽鋰電池是很有前途的。用於高溫熔鹽鋰電池的電解質為LiCl-KCl共晶混合物,450℃時電導率為1.57S·cm-1,比有機電解質高2—3個數量級。陽極材料為鋰及鋰與鋁、矽、硼等合金,合金化可降低鋰的腐蝕性。陰極材料是過渡金屬硫化物,例如FeS、FeS2、TiS2。用LiCl-KCl作電解質的LiAl/FeS、Li4Si/FeS2電池的性能列於表3。