تولید هیدروژن هسته ای چیست؟

تولید هیدروژن هسته ای به طور گسترده ای روش ارجح برای تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ در نظر گرفته می شود، اما به نظر می رسد که به کندی در حال پیشرفت است. بنابراین، تولید هیدروژن هسته ای چیست؟

تولید هیدروژن هسته ای، یعنی راکتور هسته ای همراه با فرآیند تولید هیدروژن پیشرفته، برای تولید انبوه هیدروژن. تولید هیدروژن از انرژی هسته ای دارای مزایای بدون گازهای گلخانه ای، آب به عنوان ماده اولیه، راندمان بالا و مقیاس بزرگ است، بنابراین راه حل مهمی برای تامین هیدروژن در مقیاس بزرگ در آینده است. بر اساس برآوردهای آژانس بین المللی انرژی اتمی، یک راکتور کوچک 250 مگاواتی می تواند 50 تن هیدروژن در روز با استفاده از واکنش های هسته ای با دمای بالا تولید کند.

اصل تولید هیدروژن در انرژی هسته ای استفاده از گرمای تولید شده توسط راکتور هسته ای به عنوان منبع انرژی برای تولید هیدروژن و تحقق تولید هیدروژن کارآمد و در مقیاس بزرگ با انتخاب فناوری مناسب است. و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش و یا حتی حذف می کند. نمودار شماتیک تولید هیدروژن از انرژی هسته ای در شکل نشان داده شده است.

راه های زیادی برای تبدیل انرژی هسته ای به انرژی هیدروژن وجود دارد، از جمله آب به عنوان ماده خام از طریق الکترولیز، چرخه ترموشیمیایی، تولید هیدروژن با الکترولیز بخار با دمای بالا، هیدروژن سولفید به عنوان ماده خام تولید هیدروژن، گاز طبیعی، زغال سنگ، زیست توده به عنوان مواد اولیه تجزیه در اثر حرارت هیدروژن. تولید و غیره. هنگام استفاده از آب به عنوان ماده خام، کل فرآیند تولید هیدروژن CO2 تولید نمی کند، که اساسا می تواند گازهای گلخانه ای را حذف کند. انتشارات؛ تولید هیدروژن از منابع دیگر تنها انتشار کربن را کاهش می دهد. علاوه بر این، استفاده از آب الکترولیز هسته‌ای تنها ترکیبی ساده از تولید انرژی هسته‌ای و الکترولیز سنتی است که هنوز به حوزه تولید انرژی هسته‌ای تعلق دارد و به طور کلی به عنوان یک فناوری واقعی تولید هیدروژن هسته‌ای در نظر گرفته نمی‌شود. بنابراین، چرخه ترموشیمیایی با آب به عنوان ماده خام، استفاده کامل یا جزئی از حرارت هسته ای و الکترولیز بخار با دمای بالا به عنوان جهت آینده فناوری تولید هیدروژن هسته ای در نظر گرفته می شود.

در حال حاضر دو روش اصلی برای تولید هیدروژن در انرژی هسته ای وجود دارد: تولید هیدروژن آب الکترولیتی و تولید هیدروژن ترموشیمیایی. راکتورهای هسته ای انرژی الکتریکی و انرژی گرمایی را به ترتیب برای دو روش فوق تولید هیدروژن فراهم می کنند.

الکترولیز آب برای تولید هیدروژن استفاده از انرژی هسته ای برای تولید الکتریسیته و سپس از طریق دستگاه الکترولیتی آب برای تجزیه آب به هیدروژن است. تولید هیدروژن توسط آب الکترولیتی یک روش تولید هیدروژن نسبتاً مستقیم است، اما راندمان تولید هیدروژن این روش (55٪ تا 60٪) کم است، حتی اگر پیشرفته ترین فناوری الکترولیز آب SPE در ایالات متحده اتخاذ شود، راندمان الکترولیتی به 90 درصد افزایش یافته است. اما از آنجایی که اکثر نیروگاه های هسته ای در حال حاضر تنها با بازدهی حدود 35 درصد گرما را به برق تبدیل می کنند، بازده کلی تولید هیدروژن از الکترولیز آب در انرژی هسته ای تنها 30 درصد است.

تولید هیدروژن حرارتی-شیمیایی بر اساس چرخه حرارتی-شیمیایی است، جفت یک راکتور هسته ای با دستگاه تولید هیدروژن چرخه حرارتی-شیمیایی، با استفاده از دمای بالا ارائه شده توسط راکتور هسته ای به عنوان منبع گرما، به طوری که آب تجزیه حرارتی را در دمای 800 درجه سانتیگراد کاتالیز می کند. تا 1000 ℃، به طوری که هیدروژن و اکسیژن تولید شود. در مقایسه با تولید هیدروژن آب الکترولیتی، راندمان تولید هیدروژن ترموشیمیایی بالاتر است، انتظار می رود بازده کل به بیش از 50٪ برسد، هزینه کمتر است.