Hvad er nuklear brintproduktion?

Nuklear brintproduktion anses i vid udstrækning for at være den foretrukne metode til brintproduktion i stor skala, men det ser ud til at gå langsomt fremad. Så hvad er nuklear brintproduktion?

Nuklear brintproduktion, det vil sige atomreaktor kombineret med avanceret brintproduktionsproces, til masseproduktion af brint. Brintproduktion fra atomenergi har fordelene ved ingen drivhusgasser, vand som råstof, høj effektivitet og stor skala, så det er en vigtig løsning for storstilet brintforsyning i fremtiden. Ifølge IAEA-estimat kan en lille 250 MW reaktor producere 50 tons brint om dagen ved hjælp af højtemperatur-kernereaktioner.

Princippet for brintproduktion i atomenergi er at bruge den varme, der genereres af atomreaktorer, som energikilde til brintproduktion, og at realisere effektiv og storstilet brintproduktion ved at vælge passende teknologi. Og reducere eller endda eliminere drivhusgasemissioner. Det skematiske diagram over brintproduktion fra kerneenergi er vist på figuren.

Der er mange måder at omdanne kerneenergi til brintenergi, herunder vand som råmateriale gennem elektrolyse, termokemisk kredsløb, højtemperatur dampelektrolyse brintproduktion, svovlbrinte som råmateriale cracking brintproduktion, naturgas, kul, biomasse som råmateriale pyrolyse brint produktion osv. Ved brug af vand som råmateriale producerer hele brintproduktionsprocessen ikke CO₂, hvilket stort set kan eliminere drivhusgasemissioner; At producere brint fra andre kilder reducerer kun kulstofemissionerne. Derudover er brugen af ​​nuklear elektrolysevand blot en simpel kombination af atomkraftproduktion og traditionel elektrolyse, som stadig hører til området atomkraftproduktion og generelt ikke betragtes som en ægte nuklear brintproduktionsteknologi. Derfor anses det termokemiske kredsløb med vand som råmateriale, hel eller delvis brug af nuklear varme og højtemperatur dampelektrolyse for at repræsentere den fremtidige retning for nuklear brintproduktionsteknologi.

På nuværende tidspunkt er der to hovedmåder til brintproduktion i kerneenergi: elektrolytisk vandbrintproduktion og termokemisk brintproduktion. Atomreaktorer leverer henholdsvis elektrisk energi og varmeenergi til de to ovennævnte måder at producere brint på.

Elektrolyse af vand til at producere brint er at bruge atomenergi til at generere elektricitet, og derefter gennem vandelektrolyseanordningen for at nedbryde vand til brint. Hydrogenproduktion med elektrolytisk vand er en relativt direkte brintproduktionsmetode, men brintproduktionseffektiviteten af ​​denne metode (55% ~ 60%) er lav, selvom den mest avancerede SPE-vandelektrolyseteknologi er vedtaget i USA, er elektrolytisk effektivitet øges til 90 %. Men da de fleste atomkraftværker i øjeblikket kun omdanner varme til elektricitet med omkring 35 % effektivitet, er den endelige samlede effektivitet af brintproduktion fra vandelektrolyse i kerneenergi kun 30 %.

Termisk-kemisk brintproduktion er baseret på termisk-kemisk cyklus, der kobler en atomreaktor med en termisk-kemisk cyklus brintproduktionsanordning, ved hjælp af den høje temperatur, som atomreaktoren giver som varmekilde, således at vand katalyserer termisk nedbrydning ved 800 ℃ til 1000 ℃, for at producere brint og oxygen. Sammenlignet med elektrolytisk vandbrintproduktion er termokemisk brintproduktionseffektivitet højere, den samlede effektivitet forventes at nå mere end 50%, omkostningerne er lavere.