Šta je proizvodnja nuklearnog vodonika?

Proizvodnja nuklearnog vodonika se široko smatra poželjnim metodom za proizvodnju vodonika velikih razmjera, ali čini se da sporo napreduje. Dakle, šta je proizvodnja nuklearnog vodonika?

Proizvodnja nuklearnog vodonika, odnosno nuklearni reaktor u kombinaciji sa naprednim procesom proizvodnje vodika, za masovnu proizvodnju vodika. Proizvodnja vodika iz nuklearne energije ima prednosti odsustva stakleničkih plinova, vode kao sirovine, visoke efikasnosti i velikog obima, tako da je važno rješenje za opskrbu vodonikom velikih razmjera u budućnosti. Prema procjenama IAEA, mali reaktor od 250 MW može proizvesti 50 tona vodonika dnevno koristeći nuklearne reakcije visoke temperature.

Princip proizvodnje vodonika u nuklearnoj energiji je da se toplota proizvedena u nuklearnom reaktoru koristi kao izvor energije za proizvodnju vodonika, te da se izborom odgovarajuće tehnologije realizuje efikasna i velika proizvodnja vodonika. I smanjiti ili čak eliminirati emisije stakleničkih plinova. Šematski dijagram proizvodnje vodika iz nuklearne energije prikazan je na slici.

Postoji mnogo načina za pretvaranje nuklearne energije u energiju vodika, uključujući vodu kao sirovinu kroz elektrolizu, termohemijski ciklus, visokotemperaturnu parnu elektrolizu proizvodnju vodika, sumporovodik kao sirovinu za krekiranje proizvodnje vodika, prirodni plin, ugalj, biomasu kao sirovine, pirolizu vodonika proizvodnja, itd. Kada se koristi voda kao sirovina, cijeli proces proizvodnje vodika ne proizvodi CO₂, koji u osnovi može eliminirati staklenički plin emisije; Proizvodnja vodonika iz drugih izvora samo smanjuje emisije ugljika. Osim toga, korištenje vode za nuklearnu elektrolizu samo je jednostavna kombinacija proizvodnje nuklearne energije i tradicionalne elektrolize, koja još uvijek pripada polju proizvodnje nuklearne energije i općenito se ne smatra istinskom tehnologijom proizvodnje nuklearnog vodika. Stoga se termohemijski ciklus s vodom kao sirovinom, potpuna ili djelomična upotreba nuklearne topline i visokotemperaturna parna elektroliza smatraju budućim smjerom tehnologije proizvodnje nuklearnog vodika.

Trenutno postoje dva glavna načina proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji: proizvodnja vodonika elektrolitičkom vodom i termohemijska proizvodnja vodika. Nuklearni reaktori daju električnu i toplotnu energiju za gornja dva načina proizvodnje vodonika.

Elektroliza vode za proizvodnju vodika je korištenje nuklearne energije za proizvodnju električne energije, a zatim kroz vodeni elektrolitički uređaj za razlaganje vode u vodik. Proizvodnja vodika elektrolitičkom vodom je relativno direktna metoda proizvodnje vodika, ali efikasnost proizvodnje vodika ove metode (55% ~ 60%) je niska, čak i ako je najnaprednija tehnologija elektrolize vode SPE usvojena u Sjedinjenim Državama, elektrolitička efikasnost povećava se na 90%. Ali budući da većina nuklearnih elektrana trenutno samo pretvara toplinu u električnu energiju sa oko 35% efikasnosti, konačna ukupna efikasnost proizvodnje vodika iz vodene elektrolize u nuklearnoj energiji je samo 30%.

Termičko-hemijska proizvodnja vodonika zasniva se na termalno-hemijskom ciklusu, spajanju nuklearnog reaktora sa uređajem za proizvodnju vodonika termičko-hemijskog ciklusa, koristeći visoku temperaturu koju nuklearni reaktor daje kao izvor toplote, tako da voda katalizuje termičku razgradnju na 800℃ do 1000℃, kako bi se proizveo vodonik i kiseonik. U poređenju sa proizvodnjom vodonika u elektrolitičkoj vodi, efikasnost termohemijske proizvodnje vodonika je veća, očekuje se da će ukupna efikasnost dostići više od 50%, cena je niža.