王正全 / 工研院材化所
前言
熔鹽研討會起源於1983年，展開之後每隔4年舉行一次，2023年為第12屆；而下次舉辦時間為2027年7月。2023年熔鹽聯合研討會由日本電化學學會熔鹽委員會(Molten Salt Committee, The Electrochemical Society of Japan)舉辦，其中包括第12屆國際熔鹽化學與技術會議、第8屆亞洲熔鹽化學與技術會議及第55屆日本熔鹽化學研討會等三項會議，本次會議主要目的在於針對與高溫熔鹽化學技術息息相關之技術，蒐集國外相關技術發展現況。
熔鹽聯合研討會重點在於對熔鹽基礎科學的理解，如結構、動力學、電化學、界面和熱力學性質，以及有助於永續發展的最新應用，包括：電池、綠色冶煉、回收、CO2利用、核電、核燃料的熱化學後處理等，而本次研討會針對高溫熔鹽電解及電化學行為、離子液體、電池及回收等有專門演講場次，簡述如下。
熔鹽電解技術在減少二氧化碳上的應用
1. The effect of electrolyte basicity on molten salt electrolysis of solid oxides and carbon dioxide
武漢大學王迪華(Dihua Wang)教授於此演講中說明高溫熔鹽電化學技術(High Temperature Molten Salt Electrochemical Technologies; HTMSET)隨著能源供應轉向再生電力，在實現碳中和技術領域中扮演重要角色。近幾十年來，熔融氯化物電化學還原固體氧化物在於低碳冶金、材料生產及廢料再生、CO2熔融碳酸鹽中的捕獲和在熔融碳酸鹽中電化學轉化(Electrochemical Transformation)可實現負碳排放(圖一)。高溫熔鹽電解槽因其良好的動力學優點，在金屬、材料和化學品生產中發揮核作用，但是低成本、長壽命且高效的高溫析氧反應(High-Temperature Oxygen Evolution Reaction; HT-OER)電極仍然是一個巨大的挑戰。其提出一種具有原位形成的鋰鐵氧體的鐵基電極，提升該電極在高溫熔融碳酸鹽和氯化物鹽中的穩定性和催化活性，可有效地將二氧化碳轉化為碳和氧。
圖一、熔鹽中二氧化碳捕捉還原
熔鹽技術回收關鍵材料
1. Recycling and upcycling of spent critical materials via molten-salt technologies
橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory; ORNL)戴勝(Sheng Dai)博士於此演講中提出隨著鋰離子電池大量使用，報廢鋰離子電池(LIB)的回收和升級改質已成為一個緊迫且具挑戰性的問題，其中回收高價值的正極材料不僅可以緩解原材料的供應壓力，除了將廢棄正極材料直接回收到原始狀態之外，將廢棄正極材料直接升級為下一代正極材料，對於廢棄材料的價值和維持鋰離子電池的快速發展具有重要意義。
目前稀土金屬在室溫下的電化學沉積，比傳統濕式冶金和火法冶金工藝在能源效率方面的優勢，引起了越來越多的關注，由於稀土金屬的高氧活性，電沉積需要寬廣電化學操作窗口的非水溶液電解質，先前研究主要集中在含氟(F)體系，特別是離子液體(ionic liquid; IL)、含有雙(三氟甲烷)磺酰亞胺(TFSI)，或三氟甲磺酸根陰離子的有機電解質，但含氟離子液體的應用受到各種限制，其中之一是所謂的鈍化效應，它會嚴重影響金屬沉積穩定，可能是陰離子與REE金屬離子共還原或有機溶劑分解形成的電絕緣層，這種鈍化層的形成是一種普遍現象，在其他高氧活性金屬(Li、Na、K、Ca和Mg)的電沉積過程中已被廣泛觀察和研究。
為解決這個問題，開發一種無氟(F)特定電解質，利用硼氫化物陰離子來有效電沉積稀土金屬(圖四)，透過消除鈍化效應，在釹沉積過程表現出穩定的電流，並在電極上累積厚厚的釹沉積物，透過拉曼光譜分析電解質，顯示稀土硼氫化物和硼氫化鋰之間的協同效應，促進兩種硼氫化物鹽的解離，進而顯著提高離子電導率和電化學性能。
熔鹽化學與分析技術
1. From fluorides to chlorides in nuclear energy : formation and detection of anionic complexes towards a better understanding of how molten salts work
法國國家研究中心(CNRS) Catherine Bessada (Directeur de Recherche)於此演講中說明高溫熔鹽中鹵化物化學分析。長期以來此分析均造成困擾，只限於少數實驗方法。熔鹽氟化物與氯化物混合中，受到庫倫力相互作用及兩者距離遠，故透過NMR/EXAFS光譜分析兩者化合物間成形時有序現象。但是高溫熔鹽(500 K~1,800 K)對於大多數材料的腐蝕性以及對水分和氧氣的敏感性，這些多是實驗上重大的挑戰。透過特殊設計(圖六)，可以使用NMR及EXAFS進行不同溫度下之分析，最高可到1,500℃，將分析結果結合分子動力及DFT模擬計算分子結構，可以對此類熔鹽加以描述，用於確認物理特性及核能中所使用熔鹽的化學性質。
圖六、高溫熔鹽分析裝置設計
離子液體應用
1. Ionic liquids based on fluorohydrogenate anions
日本京都大學能源科學研究所Rika Hagiwara教授於此講題中說明氟氫陰離子與一些陽離子結合時可以有穩定結構防止解離，使得產生的鹽在低於室溫下也能保持液態。與其他離子液體相比，氟氫離子液體具有相對較低的黏度和較高的離子電導率，並具有非揮發性、低黏度和高離子電導率的特性電解質應用，例如電容器和非加水燃料電池及固態電解質(圖八) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。