Što je nuklearna proizvodnja vodika?

Nuklearna proizvodnja vodika općenito se smatra preferiranom metodom za proizvodnju vodika velikih razmjera, ali čini se da sporo napreduje. Dakle, što je nuklearna proizvodnja vodika?

Nuklearna proizvodnja vodika, odnosno nuklearni reaktor povezan s naprednim procesom proizvodnje vodika, za masovnu proizvodnju vodika. Proizvodnja vodika iz nuklearne energije ima prednosti odsustva stakleničkih plinova, vode kao sirovine, visoke učinkovitosti i velikih razmjera, tako da je važno rješenje za opskrbu vodikom velikih razmjera u budućnosti. Prema procjenama IAEA-e, mali reaktor od 250 MW može proizvesti 50 tona vodika dnevno pomoću visokotemperaturnih nuklearnih reakcija.

Načelo proizvodnje vodika u nuklearnoj energetici je korištenje topline koju stvara nuklearni reaktor kao izvor energije za proizvodnju vodika, te odabirom odgovarajuće tehnologije ostvarivanje učinkovite i velike proizvodnje vodika. I smanjiti ili čak eliminirati emisije stakleničkih plinova. Shematski dijagram proizvodnje vodika iz nuklearne energije prikazan je na slici.

Postoje mnogi načini pretvaranja nuklearne energije u energiju vodika, uključujući vodu kao sirovinu kroz elektrolizu, termokemijski ciklus, visokotemperaturnu parnu elektrolizu, proizvodnju vodika, sumporovodik kao sirovinu, proizvodnju vodika, prirodni plin, ugljen, biomasu kao sirovine, pirolizu vodika proizvodnja, itd. Kada se voda koristi kao sirovina, cijeli proces proizvodnje vodika ne proizvodi CO₂, što u osnovi može eliminirati emisije stakleničkih plinova; Proizvodnja vodika iz drugih izvora samo smanjuje emisije ugljika. Osim toga, korištenje vode nuklearne elektrolize samo je jednostavna kombinacija proizvodnje nuklearne energije i tradicionalne elektrolize, koja još uvijek pripada području proizvodnje nuklearne energije i općenito se ne smatra pravom tehnologijom nuklearne proizvodnje vodika. Stoga se termokemijski ciklus s vodom kao sirovinom, potpuno ili djelomično korištenje nuklearne topline i visokotemperaturna parna elektroliza smatraju budućim smjerom tehnologije nuklearne proizvodnje vodika.

Trenutno postoje dva glavna načina proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji: proizvodnja vodika elektrolitičkom vodom i termokemijska proizvodnja vodika. Nuklearni reaktori osiguravaju električnu i toplinsku energiju za dva navedena načina proizvodnje vodika.

Elektroliza vode za proizvodnju vodika je korištenje nuklearne energije za proizvodnju električne energije, a zatim kroz uređaj za elektrolizu vode za razgradnju vode u vodik. Proizvodnja vodika elektrolitičkom vodom je relativno izravna metoda proizvodnje vodika, ali je učinkovitost proizvodnje vodika ove metode (55% ~ 60%) niska, čak i ako se najnaprednija tehnologija SPE vodene elektrolize usvoji u Sjedinjenim Državama, elektrolitička učinkovitost povećava se na 90%. No budući da većina nuklearnih elektrana trenutačno samo pretvara toplinu u električnu energiju uz učinkovitost od oko 35%, konačna ukupna učinkovitost proizvodnje vodika iz elektrolize vode u nuklearnoj energiji iznosi samo 30%.

Toplinsko-kemijska proizvodnja vodika temelji se na toplinsko-kemijskom ciklusu, spajanjem nuklearnog reaktora s uređajem za proizvodnju vodika s toplinsko-kemijskim ciklusom, koristeći visoku temperaturu koju osigurava nuklearni reaktor kao izvor topline, tako da voda katalizira toplinsku razgradnju na 800 ℃ do 1000 ℃, kako bi se proizveli vodik i kisik. U usporedbi s proizvodnjom vodika elektrolitičkom vodom, učinkovitost termokemijske proizvodnje vodika je veća, očekuje se da će ukupna učinkovitost doseći više od 50%, trošak je niži.