Branduolinė vandenilio gamyba plačiai laikoma tinkamiausiu didelio masto vandenilio gamybos metodu, tačiau atrodo, kad ji vyksta lėtai. Taigi, kas yra branduolinė vandenilio gamyba?
Branduolinė vandenilio gamyba, t. y. branduolinis reaktorius kartu su pažangiu vandenilio gamybos procesu, skirtas masinei vandenilio gamybai. Vandenilio gamyba iš branduolinės energijos turi privalumų, nes neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų, naudojamas vanduo kaip žaliava, yra labai efektyvi ir masyvi, todėl tai yra svarbus sprendimas didelio masto vandenilio tiekimui ateityje. Remiantis TATENA skaičiavimais, mažas 250 MW reaktorius, naudodamas aukštos temperatūros branduolines reakcijas, gali pagaminti 50 tonų vandenilio per dieną.
Vandenilio gamybos branduolinėje energetikoje principas yra panaudoti branduolinio reaktoriaus generuojamą šilumą kaip energijos šaltinį vandenilio gamybai ir, parinkus tinkamą technologiją, realizuoti efektyvią ir didelio masto vandenilio gamybą. Taip pat sumažinti arba net panaikinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Vandenilio gamybos iš branduolinės energijos schema parodyta paveiksle.
Yra daug būdų, kaip paversti branduolinę energiją vandenilio energija, įskaitant vandenį kaip žaliavą elektrolizės būdu, termocheminį ciklą, aukštos temperatūros garų elektrolizės vandenilio gamybą, vandenilio sulfidą kaip žaliavą vandenilio krekingo metu, gamtines dujas, anglį, biomasę kaip žaliavas pirolizės vandenilio gamyboje ir kt. Naudojant vandenį kaip žaliavą, visas vandenilio gamybos procesas nesusidaro, o tai iš esmės gali panaikinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą; vandenilio gamyba iš kitų šaltinių tik sumažina anglies dioksido išmetimą. Be to, branduolinės elektrolizės vandens naudojimas yra tiesiog paprastas branduolinės energijos gamybos ir tradicinės elektrolizės derinys, kuri vis dar priklauso branduolinės energijos gamybos sričiai ir paprastai nelaikoma tikra branduolinio vandenilio gamybos technologija. Todėl termocheminis ciklas su vandeniu kaip žaliava, visiškas arba dalinis branduolinės šilumos panaudojimas ir aukštos temperatūros garų elektrolizė laikomi ateities branduolinio vandenilio gamybos technologijos kryptimi.
Šiuo metu branduolinėje energetikoje yra du pagrindiniai vandenilio gamybos būdai: elektrolizinis vandenilio gamyba iš vandens ir termocheminis vandenilio gamyba. Branduoliniai reaktoriai atitinkamai tiekia elektros ir šilumos energiją šiems dviem vandenilio gamybos būdams.
Vandens elektrolizė vandeniliui gauti – tai branduolinės energijos panaudojimas elektros energijai gaminti, o vėliau vanduo skaidomas į vandenilį per vandens elektrolizės įrenginį. Vandenilio gamyba elektrolizės būdu yra gana tiesioginis vandenilio gamybos būdas, tačiau šio metodo vandenilio gamybos efektyvumas (55–60 %) yra mažas. Net ir pritaikius pažangiausią SPE vandens elektrolizės technologiją Jungtinėse Valstijose, elektrolizės efektyvumas padidėja iki 90 %. Tačiau kadangi dauguma atominių elektrinių šiuo metu šilumą į elektrą paverčia tik maždaug 35 % efektyvumu, galutinis bendras vandenilio gamybos iš vandens elektrolizės efektyvumas branduolinėje energetikoje yra tik 30 %.
Termocheminė vandenilio gamyba pagrįsta termocheminiu ciklu, kai branduolinis reaktorius sujungiamas su termocheminio ciklo vandenilio gamybos įrenginiu, naudojant branduolinio reaktoriaus tiekiamą aukštą temperatūrą kaip šilumos šaltinį, kad vanduo katalizuotų terminį skilimą 800–1000 ℃ temperatūroje, taip gamindamas vandenilį ir deguonį. Palyginti su elektrolizės būdu gauta vandenilio gamyba iš vandens, termocheminės vandenilio gamybos efektyvumas yra didesnis, bendras efektyvumas turėtų siekti daugiau nei 50 %, o sąnaudos – mažesnės.
Įrašo laikas: 2023 m. vasario 28 d.