Produkcja wodoru jądrowego jest powszechnie uważana za preferowaną metodę produkcji wodoru na dużą skalę, wydaje się jednak, że postępuje ona powoli. Czym zatem jest produkcja wodoru jądrowego?
Produkcja wodoru jądrowego, czyli reaktor jądrowy połączony z zaawansowanym procesem produkcji wodoru, do masowej produkcji wodoru. Produkcja wodoru z energii jądrowej ma zalety braku gazów cieplarnianych, wody jako surowca, wysokiej wydajności i dużej skali, dlatego jest ważnym rozwiązaniem dla przyszłych dostaw wodoru na dużą skalę. Według szacunków MAEA mały reaktor o mocy 250 MW może wyprodukować 50 ton wodoru dziennie w wyniku wysokotemperaturowych reakcji jądrowych.
Zasadą produkcji wodoru w energetyce jądrowej jest wykorzystanie ciepła wytwarzanego przez reaktor jądrowy jako źródła energii do produkcji wodoru oraz realizacja wydajnej i wielkoskalowej produkcji wodoru poprzez dobór odpowiedniej technologii. I zredukuj lub nawet wyeliminuj emisję gazów cieplarnianych. Schematyczny diagram produkcji wodoru z energii jądrowej pokazano na rysunku.
Istnieje wiele sposobów konwersji energii jądrowej na energię wodorową, w tym wodę jako surowiec poprzez elektrolizę, cykl termochemiczny, elektrolizę parową w wysokiej temperaturze, produkcję wodoru, siarkowodór jako surowiec, kraking, produkcję wodoru, gaz ziemny, węgiel, biomasę jako surowiec, piroliza, wodór. produkcja itp. Przy wykorzystaniu wody jako surowca cały proces produkcji wodoru nie powoduje wytwarzania CO₂, co w zasadzie może wyeliminować emisję gazów cieplarnianych; Produkcja wodoru z innych źródeł ogranicza jedynie emisję dwutlenku węgla. Ponadto wykorzystanie wody podczas elektrolizy jądrowej jest po prostu prostym połączeniem wytwarzania energii jądrowej i tradycyjnej elektrolizy, która nadal należy do dziedziny wytwarzania energii jądrowej i ogólnie nie jest uważana za prawdziwą technologię produkcji wodoru jądrowego. Dlatego uważa się, że cykl termochemiczny z wodą jako surowcem, pełne lub częściowe wykorzystanie ciepła jądrowego oraz elektroliza parowa w wysokiej temperaturze reprezentują przyszły kierunek technologii produkcji wodoru jądrowego.
Obecnie istnieją dwa główne sposoby wytwarzania wodoru w energetyce jądrowej: produkcja wodoru z wody elektrolitycznej i produkcja wodoru termochemicznego. Reaktory jądrowe dostarczają odpowiednio energię elektryczną i energię cieplną dla powyższych dwóch sposobów produkcji wodoru.
Elektroliza wody w celu wytworzenia wodoru polega na wykorzystaniu energii jądrowej do wytworzenia energii elektrycznej, a następnie za pomocą urządzenia do elektrolizy wody do rozkładu wody na wodór. Produkcja wodoru za pomocą wody elektrolitycznej jest stosunkowo bezpośrednią metodą produkcji wodoru, ale wydajność produkcji wodoru w tej metodzie (55% ~ 60%) jest niska, nawet jeśli w Stanach Zjednoczonych przyjęto najbardziej zaawansowaną technologię elektrolizy wody SPE, wydajność elektrolityczna wzrasta do 90%. Ponieważ jednak większość elektrowni jądrowych przekształca obecnie ciepło w energię elektryczną jedynie ze sprawnością około 35%, ostateczna całkowita wydajność produkcji wodoru w wyniku elektrolizy wody w energii jądrowej wynosi tylko 30%.
Termochemiczna produkcja wodoru opiera się na cyklu termochemicznym, łączącym reaktor jądrowy z urządzeniem do produkcji wodoru w cyklu termochemicznym, wykorzystując jako źródło ciepła wysoką temperaturę zapewnianą przez reaktor jądrowy, tak że woda katalizuje rozkład termiczny w temperaturze 800 ℃ do 1000 ℃, aby wytworzyć wodór i tlen. W porównaniu z produkcją wodoru w wodzie elektrolitycznej, wydajność termochemicznej produkcji wodoru jest wyższa, oczekuje się, że całkowita wydajność osiągnie ponad 50%, koszt jest niższy.
Czas publikacji: 28 lutego 2023 r