Co je jaderná výroba vodíku?

Výroba jaderného vodíku je široce považována za preferovaný způsob výroby vodíku ve velkém měřítku, ale zdá se, že postupuje pomalu. Co je tedy jaderná výroba vodíku?

Výroba jaderného vodíku, to znamená jaderný reaktor spojený s pokročilým procesem výroby vodíku, pro hromadnou výrobu vodíku. Výroba vodíku z jaderné energie má výhody bez skleníkových plynů, vody jako suroviny, vysoké účinnosti a velkého rozsahu, takže je důležitým řešením pro velkoobjemové dodávky vodíku do budoucna. Podle odhadů MAAE dokáže malý 250MW reaktor vyrobit 50 tun vodíku denně pomocí vysokoteplotních jaderných reakcí.

Principem výroby vodíku v jaderné energetice je využití tepla generovaného jaderným reaktorem jako zdroje energie pro výrobu vodíku a výběrem vhodné technologie realizovat efektivní a rozsáhlou výrobu vodíku. A snížit nebo dokonce odstranit emise skleníkových plynů. Schéma výroby vodíku z jaderné energie je na obrázku.

Existuje mnoho způsobů, jak přeměnit jadernou energii na energii vodíku, včetně vody jako suroviny prostřednictvím elektrolýzy, termochemického cyklu, vysokoteplotní parní elektrolýzy výroby vodíku, sirovodíku jako suroviny krakování výroby vodíku, zemního plynu, uhlí, biomasy jako surovin pyrolýza vodíku výroba atd. Při použití vody jako suroviny celý proces výroby vodíku neprodukuje CO₂, což může v podstatě eliminovat emise skleníkových plynů; Výroba vodíku z jiných zdrojů pouze snižuje emise uhlíku. Využití vody z jaderné elektrolýzy je navíc jen jednoduchou kombinací výroby jaderné energie a tradiční elektrolýzy, která stále patří do oblasti výroby jaderné energie a obecně není považována za skutečnou technologii výroby jaderného vodíku. Za budoucí směr technologie výroby jaderného vodíku se proto považuje termochemický cyklus s vodou jako surovinou, úplné nebo částečné využití jaderného tepla a vysokoteplotní parní elektrolýza.

V současné době existují dva hlavní způsoby výroby vodíku v jaderné energetice: elektrolytická výroba vodního vodíku a termochemická výroba vodíku. Jaderné reaktory poskytují elektrickou energii a tepelnou energii pro výše uvedené dva způsoby výroby vodíku.

Elektrolýza vody k výrobě vodíku je využití jaderné energie k výrobě elektřiny a poté prostřednictvím vodního elektrolytického zařízení k rozkladu vody na vodík. Výroba vodíku elektrolytickou vodou je relativně přímá metoda výroby vodíku, ale účinnost výroby vodíku této metody (55 % ~ 60 %) je nízká, i když je ve Spojených státech přijata nejpokročilejší technologie elektrolýzy vody SPE, elektrolytická účinnost se zvyšuje na 90 %. Ale protože většina jaderných elektráren v současnosti přeměňuje teplo na elektřinu pouze s účinností kolem 35 %, konečná celková účinnost výroby vodíku z elektrolýzy vody v jaderné energetice je pouze 30 %.

Tepelně-chemická výroba vodíku je založena na tepelně-chemickém cyklu, spojení jaderného reaktoru se zařízením na výrobu vodíku s tepelně-chemickým cyklem, využívající jako zdroj tepla vysokou teplotu, kterou poskytuje jaderný reaktor, takže voda katalyzuje tepelný rozklad při 800 ℃ na 1000 ℃, aby se produkoval vodík a kyslík. Ve srovnání s elektrolytickou výrobou vodního vodíku je účinnost termochemické výroby vodíku vyšší, očekává se, že celková účinnost dosáhne více než 50 %, náklady jsou nižší.