Kas yra branduolinio vandenilio gamyba?

Branduolinio vandenilio gamyba plačiai laikoma tinkamiausiu didelio masto vandenilio gamybos metodu, tačiau atrodo, kad jis progresuoja lėtai. Taigi, kas yra branduolinio vandenilio gamyba?

Branduolinio vandenilio gamyba, tai yra branduolinis reaktorius, sujungtas su pažangiu vandenilio gamybos procesu, skirtas masinei vandenilio gamybai. Vandenilio gamybos iš branduolinės energijos pranašumai yra tai, kad nėra šiltnamio efektą sukeliančių dujų, vanduo yra žaliava, didelis efektyvumas ir didelis mastas, todėl tai yra svarbus sprendimas norint ateityje tiekti vandenilį dideliais kiekiais. TATENA skaičiavimais, nedidelis 250 MW reaktorius gali pagaminti 50 tonų vandenilio per dieną naudojant aukštos temperatūros branduolines reakcijas.

Vandenilio gamybos branduolinėje energetikoje principas – branduolinio reaktoriaus generuojamą šilumą naudoti kaip energijos šaltinį vandenilio gamybai, o efektyvią ir didelio masto vandenilio gamybą realizuoti parenkant atitinkamą technologiją. Ir sumažinti ar net panaikinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Scheminė vandenilio gamybos iš branduolinės energijos schema parodyta paveikslėlyje.

Yra daug būdų, kaip branduolinę energiją paversti vandenilio energija, įskaitant vandenį kaip žaliavą elektrolizės būdu, termocheminį ciklą, aukštos temperatūros garo elektrolizės vandenilio gamybą, vandenilio sulfidą kaip žaliavą krekingo vandenilio gamyboje, gamtines dujas, anglį, biomasę kaip žaliavą, pirolizės vandenilį. gamyba ir kt. Naudojant vandenį kaip žaliavą, per visą vandenilio gamybos procesą nesusidaro CO₂, o tai iš esmės gali pašalinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją; Vandenilio gamyba iš kitų šaltinių tik sumažina anglies emisiją. Be to, branduolinio elektrolizės vandens naudojimas yra tik paprastas branduolinės energijos gamybos ir tradicinės elektrolizės derinys, kuris vis dar priklauso branduolinės energijos gamybos sričiai ir apskritai nėra laikomas tikra branduolinio vandenilio gamybos technologija. Todėl termocheminis ciklas su vandeniu kaip žaliava, visiškas ar dalinis branduolinės šilumos panaudojimas ir aukštos temperatūros garo elektrolizė yra laikomi būsima branduolinio vandenilio gamybos technologijos kryptimi.

Šiuo metu branduolinėje energetikoje yra du pagrindiniai vandenilio gamybos būdai: vandenilio gamyba elektrolitiniu būdu ir termocheminė vandenilio gamyba. Branduoliniai reaktoriai tiekia elektros energiją ir šilumą atitinkamai dviem aukščiau išvardytiems vandenilio gamybos būdams.

Vandens elektrolizė vandeniliui gaminti reiškia branduolinės energijos naudojimą elektrai gaminti, o po to per vandens elektrolitinį įtaisą vandeniui skaidyti į vandenilį. Vandenilio gamyba elektrolitiniu vandeniu yra santykinai tiesioginis vandenilio gamybos būdas, tačiau šio metodo vandenilio gamybos efektyvumas (55% ~ 60%) yra mažas, net jei Jungtinėse Amerikos Valstijose naudojama pažangiausia SPE vandens elektrolizės technologija, elektrolizės efektyvumas. padidinama iki 90 proc. Tačiau kadangi dauguma atominių elektrinių šiuo metu šilumą į elektros energiją paverčia tik maždaug 35 % naudingumo koeficientu, galutinis bendras vandenilio gamybos iš vandens elektrolizės branduolinėje energetikoje efektyvumas yra tik 30 %.

Termocheminė vandenilio gamyba grindžiama terminiu-cheminiu ciklu, branduolinio reaktoriaus sujungimu su terminio cheminio ciklo vandenilio gamybos įrenginiu, naudojant kaip šilumos šaltinį branduolinio reaktoriaus teikiamą aukštą temperatūrą, kad vanduo katalizuoja terminį skilimą esant 800 ℃ iki 1000 ℃, kad susidarytų vandenilis ir deguonis. Palyginti su elektrolitinio vandens vandenilio gamyba, termocheminis vandenilio gamybos efektyvumas yra didesnis, tikimasi, kad bendras efektyvumas sieks daugiau nei 50%, kaina yra mažesnė.