La production nucléaire d’hydrogène est largement considérée comme la méthode privilégiée pour la production d’hydrogène à grande échelle, mais elle semble progresser lentement. Alors, qu’est-ce que la production nucléaire d’hydrogène ?
Production d'hydrogène nucléaire, c'est-à-dire réacteur nucléaire couplé à un processus avancé de production d'hydrogène, pour la production de masse d'hydrogène. La production d'hydrogène à partir de l'énergie nucléaire présente les avantages de l'absence de gaz à effet de serre, de l'eau comme matière première, d'un rendement élevé et d'une grande échelle, c'est donc une solution importante pour l'approvisionnement futur en hydrogène à grande échelle. Selon les estimations de l'AIEA, un petit réacteur de 250 MW peut produire 50 tonnes d'hydrogène par jour grâce à des réactions nucléaires à haute température.
Le principe de la production d'hydrogène dans l'énergie nucléaire est d'utiliser la chaleur générée par le réacteur nucléaire comme source d'énergie pour la production d'hydrogène et de réaliser une production d'hydrogène efficace et à grande échelle en sélectionnant une technologie appropriée. Et réduire, voire supprimer les émissions de gaz à effet de serre. Le diagramme schématique de la production d’hydrogène à partir de l’énergie nucléaire est présenté sur la figure.
Il existe de nombreuses façons de convertir l'énergie nucléaire en énergie hydrogène, notamment l'eau comme matière première par électrolyse, cycle thermochimique, production d'hydrogène par électrolyse à vapeur à haute température, sulfure d'hydrogène comme matière première, production d'hydrogène par craquage, gaz naturel, charbon, biomasse comme matières premières par pyrolyse de l'hydrogène. production, etc. Lors de l'utilisation de l'eau comme matière première, l'ensemble du processus de production d'hydrogène ne produit pas de CO₂, ce qui peut essentiellement éliminer les émissions de gaz à effet de serre ; Produire de l’hydrogène à partir d’autres sources ne fait que réduire les émissions de carbone. De plus, l'utilisation de l'eau d'électrolyse nucléaire n'est qu'une simple combinaison de production d'énergie nucléaire et d'électrolyse traditionnelle, qui appartient toujours au domaine de la production d'énergie nucléaire et n'est généralement pas considérée comme une véritable technologie de production d'hydrogène nucléaire. Par conséquent, le cycle thermochimique avec l’eau comme matière première, l’utilisation totale ou partielle de la chaleur nucléaire et l’électrolyse à la vapeur à haute température sont considérés comme représentant l’orientation future de la technologie de production d’hydrogène nucléaire.
À l’heure actuelle, il existe deux principales méthodes de production d’hydrogène dans l’énergie nucléaire : la production électrolytique d’hydrogène à l’eau et la production thermochimique d’hydrogène. Les réacteurs nucléaires fournissent respectivement de l’énergie électrique et de l’énergie thermique pour les deux modes de production d’hydrogène ci-dessus.
L'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène consiste à utiliser l'énergie nucléaire pour produire de l'électricité, puis à travers le dispositif électrolytique de l'eau pour décomposer l'eau en hydrogène. La production d'hydrogène par eau électrolytique est une méthode de production d'hydrogène relativement directe, mais l'efficacité de production d'hydrogène de cette méthode (55 % ~ 60 %) est faible, même si la technologie d'électrolyse de l'eau SPE la plus avancée est adoptée aux États-Unis, l'efficacité électrolytique est augmenté à 90%. Mais comme la plupart des centrales nucléaires ne convertissent actuellement la chaleur en électricité qu’avec un rendement d’environ 35 %, le rendement total final de la production d’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau dans l’énergie nucléaire n’est que de 30 %.
La production thermochimique d'hydrogène est basée sur un cycle thermochimique, couplant un réacteur nucléaire avec un dispositif de production d'hydrogène à cycle thermochimique, utilisant la haute température fournie par le réacteur nucléaire comme source de chaleur, de sorte que l'eau catalyse la décomposition thermique à 800 ℃. à 1000℃, de manière à produire de l'hydrogène et de l'oxygène. Par rapport à la production électrolytique d’hydrogène à l’eau, l’efficacité de la production thermochimique d’hydrogène est plus élevée, l’efficacité totale devrait atteindre plus de 50 %, le coût est inférieur.
Heure de publication : 28 février 2023