ما هو إنتاج الهيدروجين النووي؟

يعتبر إنتاج الهيدروجين النووي على نطاق واسع الطريقة المفضلة لإنتاج الهيدروجين على نطاق واسع، ولكن يبدو أنه يتقدم ببطء. إذًا، ما هو إنتاج الهيدروجين النووي؟

إنتاج الهيدروجين النووي، أي مفاعل نووي مقترن بعملية إنتاج الهيدروجين المتقدمة، لإنتاج الهيدروجين بكميات كبيرة. يتميز إنتاج الهيدروجين من الطاقة النووية بمزايا عدم وجود غازات دفيئة، والمياه كمادة خام، والكفاءة العالية ونطاق واسع، لذلك فهو حل مهم لإمدادات الهيدروجين على نطاق واسع في المستقبل. ووفقاً لتقديرات الوكالة الدولية للطاقة الذرية، يمكن لمفاعل صغير بقدرة 250 ميجاوات أن ينتج 50 طناً من الهيدروجين يومياً باستخدام تفاعلات نووية ذات درجة حرارة عالية.

مبدأ إنتاج الهيدروجين في الطاقة النووية هو استخدام الحرارة الناتجة عن المفاعل النووي كمصدر للطاقة لإنتاج الهيدروجين، وتحقيق إنتاج فعال وواسع النطاق للهيدروجين عن طريق اختيار التكنولوجيا المناسبة. وخفض أو حتى القضاء على انبعاثات الغازات الدفيئة. يظهر الرسم التخطيطي لإنتاج الهيدروجين من الطاقة النووية في الشكل.

هناك العديد من الطرق لتحويل الطاقة النووية إلى طاقة هيدروجينية، بما في ذلك الماء كمادة خام من خلال التحليل الكهربائي، والدورة الكيميائية الحرارية، وإنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي بالبخار بدرجة حرارة عالية، وكبريتيد الهيدروجين كمادة خام لتكسير إنتاج الهيدروجين، والغاز الطبيعي، والفحم، والكتلة الحيوية كمواد خام للتحلل الحراري للهيدروجين. الإنتاج، وما إلى ذلك. عند استخدام الماء كمادة خام، فإن عملية إنتاج الهيدروجين بأكملها لا تنتج ثاني أكسيد الكربون، والذي يمكنه بشكل أساسي القضاء على انبعاثات غازات الدفيئة؛ إن إنتاج الهيدروجين من مصادر أخرى يقلل فقط من انبعاثات الكربون. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام مياه التحليل الكهربائي النووي هو مجرد مزيج بسيط من توليد الطاقة النووية والتحليل الكهربائي التقليدي، والذي لا يزال ينتمي إلى مجال توليد الطاقة النووية ولا يعتبر بشكل عام تكنولوجيا حقيقية لإنتاج الهيدروجين النووي. لذلك، تعتبر الدورة الكيميائية الحرارية مع الماء كمادة خام، والاستخدام الكامل أو الجزئي للحرارة النووية والتحليل الكهربائي بالبخار ذو درجة الحرارة العالية، تمثل الاتجاه المستقبلي لتكنولوجيا إنتاج الهيدروجين النووي.

في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج الهيدروجين في الطاقة النووية: إنتاج هيدروجين الماء كهربائيا وإنتاج الهيدروجين الكيميائي الحراري. توفر المفاعلات النووية الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية على التوالي للطريقتين المذكورتين لإنتاج الهيدروجين.

التحليل الكهربائي للمياه لإنتاج الهيدروجين هو استخدام الطاقة النووية لتوليد الكهرباء، ومن ثم من خلال جهاز التحليل الكهربائي للمياه لتحليل الماء إلى هيدروجين. يعد إنتاج الهيدروجين عن طريق الماء التحليلي طريقة مباشرة نسبيًا لإنتاج الهيدروجين، لكن كفاءة إنتاج الهيدروجين بهذه الطريقة (55% ~ 60%) منخفضة، حتى لو تم اعتماد تقنية التحليل الكهربائي للمياه SPE الأكثر تقدمًا في الولايات المتحدة، فإن كفاءة التحليل الكهربائي يتم زيادتها إلى 90٪. ولكن بما أن معظم محطات الطاقة النووية حاليًا تحول الحرارة إلى كهرباء بكفاءة تبلغ حوالي 35% فقط، فإن الكفاءة الإجمالية النهائية لإنتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي للماء في الطاقة النووية تبلغ 30% فقط.

يعتمد إنتاج الهيدروجين الحراري الكيميائي على الدورة الحرارية الكيميائية، حيث يقترن المفاعل النووي بجهاز إنتاج الهيدروجين بالدورة الحرارية الكيميائية، باستخدام درجة الحرارة العالية التي يوفرها المفاعل النووي كمصدر للحرارة، بحيث يحفز الماء التحلل الحراري عند 800 درجة مئوية. إلى 1000 درجة مئوية، وذلك لإنتاج الهيدروجين والأكسجين. بالمقارنة مع إنتاج هيدروجين الماء كهربائيا، فإن كفاءة إنتاج الهيدروجين الكيميائي الحراري أعلى، ومن المتوقع أن تصل الكفاءة الإجمالية إلى أكثر من 50٪، والتكلفة أقل.