La produzione di idrogeno nucleare è ampiamente considerata il metodo preferito per la produzione di idrogeno su larga scala, ma sembra progredire lentamente. Quindi, cos’è la produzione di idrogeno nucleare?
Produzione di idrogeno nucleare, ovvero reattore nucleare accoppiato con un processo avanzato di produzione di idrogeno, per la produzione di massa di idrogeno. La produzione di idrogeno dall’energia nucleare presenta i vantaggi di assenza di gas serra, acqua come materia prima, alta efficienza e su larga scala, quindi è una soluzione importante per la fornitura di idrogeno su larga scala in futuro. Secondo le stime dell'AIEA, un piccolo reattore da 250 MW può produrre 50 tonnellate di idrogeno al giorno utilizzando reazioni nucleari ad alta temperatura.
Il principio della produzione di idrogeno nell'energia nucleare è quello di utilizzare il calore generato dal reattore nucleare come fonte di energia per la produzione di idrogeno e di realizzare una produzione di idrogeno efficiente e su larga scala selezionando la tecnologia appropriata. E ridurre o addirittura eliminare le emissioni di gas serra. Il diagramma schematico della produzione di idrogeno dall'energia nucleare è mostrato in figura.
Esistono molti modi per convertire l'energia nucleare in energia da idrogeno, inclusa l'acqua come materia prima attraverso l'elettrolisi, il ciclo termochimico, la produzione di idrogeno tramite elettrolisi del vapore ad alta temperatura, l'idrogeno solforato come materia prima per il cracking della produzione di idrogeno, il gas naturale, il carbone, la biomassa come materia prima pirolisi dell'idrogeno produzione, ecc. Quando si utilizza l'acqua come materia prima, l'intero processo di produzione dell'idrogeno non produce CO₂, che può sostanzialmente eliminare le emissioni di gas serra; La produzione di idrogeno da altre fonti riduce solo le emissioni di carbonio. Inoltre, l’uso dell’acqua per elettrolisi nucleare è solo una semplice combinazione tra la produzione di energia nucleare e l’elettrolisi tradizionale, che appartiene ancora al campo della produzione di energia nucleare e generalmente non è considerata una vera tecnologia di produzione dell’idrogeno nucleare. Pertanto, si ritiene che il ciclo termochimico con acqua come materia prima, l’uso totale o parziale del calore nucleare e l’elettrolisi del vapore ad alta temperatura rappresentino la direzione futura della tecnologia di produzione nucleare dell’idrogeno.
Attualmente, ci sono due modi principali per produrre idrogeno nell’energia nucleare: la produzione elettrolitica di idrogeno acquatico e la produzione termochimica di idrogeno. I reattori nucleari forniscono rispettivamente energia elettrica ed energia termica per i due modi sopra indicati di produzione dell'idrogeno.
L'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno consiste nell'utilizzare l'energia nucleare per generare elettricità, quindi attraverso il dispositivo elettrolitico dell'acqua per decomporre l'acqua in idrogeno. La produzione di idrogeno mediante acqua elettrolitica è un metodo di produzione di idrogeno relativamente diretto, ma l'efficienza di produzione di idrogeno di questo metodo (55% ~ 60%) è bassa, anche se negli Stati Uniti viene adottata la tecnologia di elettrolisi dell'acqua SPE più avanzata, l'efficienza elettrolitica è aumentato al 90%. Ma poiché la maggior parte delle centrali nucleari attualmente converte il calore in elettricità solo con un’efficienza di circa il 35%, l’efficienza totale finale della produzione di idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua nell’energia nucleare è solo del 30%.
La produzione di idrogeno termo-chimico si basa sul ciclo termo-chimico, accoppiando un reattore nucleare con un dispositivo di produzione di idrogeno a ciclo termo-chimico, utilizzando l'alta temperatura fornita dal reattore nucleare come fonte di calore, in modo che l'acqua catalizza la decomposizione termica a 800 ℃ a 1000 ℃, in modo da produrre idrogeno e ossigeno. Rispetto alla produzione elettrolitica di idrogeno acquatico, l'efficienza di produzione di idrogeno termochimico è maggiore, si prevede che l'efficienza totale raggiunga oltre il 50%, il costo è inferiore.
Orario di pubblicazione: 28 febbraio 2023