La producción de hidrógeno nuclear se considera ampliamente el método preferido para la producción de hidrógeno a gran escala, pero parece estar progresando lentamente. Entonces, ¿qué es la producción de hidrógeno nuclear?
Producción de hidrógeno nuclear, es decir, reactor nuclear junto con un proceso avanzado de producción de hidrógeno, para la producción en masa de hidrógeno. La producción de hidrógeno a partir de energía nuclear tiene las ventajas de no tener gases de efecto invernadero, agua como materia prima, alta eficiencia y gran escala, por lo que es una solución importante para el suministro de hidrógeno a gran escala en el futuro. Según estimaciones de la OIEA, un pequeño reactor de 250 MW puede producir 50 toneladas de hidrógeno por día mediante reacciones nucleares a alta temperatura.
El principio de la producción de hidrógeno en la energía nuclear es utilizar el calor generado por el reactor nuclear como fuente de energía para la producción de hidrógeno y lograr una producción de hidrógeno eficiente y a gran escala mediante la selección de la tecnología adecuada. Y reducir o incluso eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero. En la figura se muestra el diagrama esquemático de la producción de hidrógeno a partir de energía nuclear.
Hay muchas formas de convertir la energía nuclear en energía de hidrógeno, incluida el agua como materia prima mediante electrólisis, ciclo termoquímico, electrólisis de vapor a alta temperatura, producción de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno como materia prima, producción de hidrógeno por craqueo, gas natural, carbón, biomasa como materia prima, pirólisis de hidrógeno. producción, etc. Cuando se utiliza agua como materia prima, todo el proceso de producción de hidrógeno no produce CO₂, lo que básicamente puede eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero; Producir hidrógeno a partir de otras fuentes sólo reduce las emisiones de carbono. Además, el uso de agua por electrólisis nuclear es solo una simple combinación de generación de energía nuclear y electrólisis tradicional, que todavía pertenece al campo de la generación de energía nuclear y generalmente no se considera una verdadera tecnología de producción de hidrógeno nuclear. Por lo tanto, se considera que el ciclo termoquímico con agua como materia prima, el uso total o parcial del calor nuclear y la electrólisis de vapor a alta temperatura representan la dirección futura de la tecnología de producción de hidrógeno nuclear.
En la actualidad, existen dos formas principales de producción de hidrógeno en la energía nuclear: la producción de hidrógeno en agua electrolítica y la producción de hidrógeno termoquímico. Los reactores nucleares proporcionan energía eléctrica y energía térmica, respectivamente, para las dos formas de producción de hidrógeno mencionadas anteriormente.
La electrólisis del agua para producir hidrógeno consiste en utilizar energía nuclear para generar electricidad y luego, a través del dispositivo electrolítico de agua, descomponer el agua en hidrógeno. La producción de hidrógeno mediante agua electrolítica es un método de producción de hidrógeno relativamente directo, pero la eficiencia de producción de hidrógeno de este método (55% ~ 60%) es baja, incluso si se adopta la tecnología de electrólisis de agua SPE más avanzada en los Estados Unidos, la eficiencia electrolítica se incrementa al 90%. Pero dado que la mayoría de las centrales nucleares actualmente sólo convierten el calor en electricidad con una eficiencia de alrededor del 35%, la eficiencia total final de la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua en la energía nuclear es sólo del 30%.
La producción de hidrógeno termoquímico se basa en un ciclo termoquímico, acoplando un reactor nuclear con un dispositivo de producción de hidrógeno de ciclo termoquímico, utilizando la alta temperatura proporcionada por el reactor nuclear como fuente de calor, de modo que el agua cataliza la descomposición térmica a 800 ℃. a 1000 ℃, para producir hidrógeno y oxígeno. En comparación con la producción electrolítica de hidrógeno en agua, la eficiencia de la producción termoquímica de hidrógeno es mayor, se espera que la eficiencia total alcance más del 50% y el costo es menor.
Hora de publicación: 28 de febrero de 2023