De nucleaire waterstofproductie wordt algemeen beschouwd als de voorkeursmethode voor grootschalige waterstofproductie, maar het lijkt erop dat deze langzaam vordert. Wat is de nucleaire waterstofproductie?
Kernwaterstofproductie, dat wil zeggen een kernreactor gekoppeld aan een geavanceerd waterstofproductieproces, voor massaproductie van waterstof. Waterstofproductie uit kernenergie heeft de voordelen van geen broeikasgassen, water als grondstof, hoog rendement en grote schaal, waardoor het een belangrijke oplossing is voor grootschalige waterstofvoorziening in de toekomst. Volgens schattingen van het IAEA kan een kleine reactor van 250 MW 50 ton waterstof per dag produceren met behulp van kernreacties op hoge temperatuur.
Het principe van waterstofproductie in kernenergie is om de warmte die door kernreactoren wordt gegenereerd te gebruiken als energiebron voor waterstofproductie, en om efficiënte en grootschalige waterstofproductie te realiseren door de juiste technologie te selecteren. En de uitstoot van broeikasgassen verminderen of zelfs elimineren. Het schematische diagram van de waterstofproductie uit kernenergie wordt weergegeven in de figuur.
Er zijn veel manieren om kernenergie om te zetten in waterstofenergie, waaronder water als grondstof door middel van elektrolyse, thermochemische cyclus, hoge temperatuur stoomelektrolyse, waterstofproductie, waterstofsulfide als grondstof, kraken van waterstofproductie, aardgas, steenkool, biomassa als grondstoffen pyrolyse waterstof productie, enz. Bij het gebruik van water als grondstof produceert het hele waterstofproductieproces geen CO₂, wat in principe de uitstoot van broeikasgassen kan elimineren; Het produceren van waterstof uit andere bronnen vermindert alleen maar de CO2-uitstoot. Bovendien is het gebruik van nucleair elektrolysewater slechts een simpele combinatie van kernenergieopwekking en traditionele elektrolyse, die nog steeds tot het gebied van de kernenergieopwekking behoort en over het algemeen niet als een echte nucleaire waterstofproductietechnologie wordt beschouwd. Daarom wordt aangenomen dat de thermochemische cyclus met water als grondstof, het volledige of gedeeltelijke gebruik van kernwarmte en stoomelektrolyse op hoge temperatuur de toekomstige richting van de nucleaire waterstofproductietechnologie vertegenwoordigt.
Momenteel zijn er twee belangrijke manieren voor waterstofproductie in kernenergie: elektrolytische waterwaterstofproductie en thermochemische waterstofproductie. Kernreactoren leveren respectievelijk elektrische energie en warmte-energie voor de bovengenoemde twee manieren van waterstofproductie.
Elektrolyse van water om waterstof te produceren is het gebruik van kernenergie om elektriciteit op te wekken, en vervolgens via het water-elektrolytische apparaat om water in waterstof te ontbinden. Waterstofproductie door elektrolytisch water is een relatief directe waterstofproductiemethode, maar de waterstofproductie-efficiëntie van deze methode (55% ~ 60%) is laag, zelfs als de meest geavanceerde SPE-waterelektrolysetechnologie in de Verenigde Staten wordt toegepast, de elektrolytische efficiëntie wordt verhoogd naar 90%. Maar aangezien de meeste kerncentrales momenteel alleen warmte in elektriciteit omzetten met een rendement van ongeveer 35%, bedraagt het uiteindelijke totale rendement van de waterstofproductie uit waterelektrolyse in kernenergie slechts 30%.
De thermisch-chemische waterstofproductie is gebaseerd op een thermisch-chemische cyclus, waarbij een kernreactor wordt gekoppeld aan een apparaat voor de productie van waterstof uit een thermisch-chemische cyclus, waarbij de hoge temperatuur van de kernreactor als warmtebron wordt gebruikt, zodat water de thermische ontleding bij 800 ℃ katalyseert. tot 1000℃, om waterstof en zuurstof te produceren. Vergeleken met de elektrolytische waterwaterstofproductie is de thermochemische waterstofproductie-efficiëntie hoger, de totale efficiëntie zal naar verwachting meer dan 50% bedragen, de kosten zijn lager.
Posttijd: 28 februari 2023