Ядерное производство водорода широко считается предпочтительным методом крупномасштабного производства водорода, но, похоже, оно продвигается медленно. Итак, что же такое ядерное производство водорода?
Ядерное производство водорода, то есть ядерный реактор в сочетании с передовым процессом производства водорода для массового производства водорода. Производство водорода из ядерной энергии имеет такие преимущества, как отсутствие парниковых газов, вода в качестве сырья, высокая эффективность и большие масштабы, поэтому это важное решение для крупномасштабных поставок водорода в будущем. По оценкам МАГАТЭ, небольшой реактор мощностью 250 МВт может производить 50 тонн водорода в день с помощью высокотемпературных ядерных реакций.
Принцип производства водорода в ядерной энергетике заключается в использовании тепла, вырабатываемого ядерным реактором, в качестве источника энергии для производства водорода, а также в реализации эффективного и крупномасштабного производства водорода путем выбора соответствующей технологии. И сократить или даже исключить выбросы парниковых газов. Принципиальная схема получения водорода из атомной энергетики представлена на рисунке.
Существует множество способов преобразования ядерной энергии в водородную энергию, включая воду в качестве сырья посредством электролиза, термохимический цикл, высокотемпературный паровой электролиз, производство водорода, сероводород в качестве сырья, крекинг, производство водорода, природный газ, уголь, биомассу в качестве сырья, пиролиз водорода. производство и т. д. При использовании воды в качестве сырья весь процесс производства водорода не производит CO₂, что может практически исключить выбросы парниковых газов; Производство водорода из других источников только снижает выбросы углерода. Кроме того, использование воды, полученной при ядерном электролизе, представляет собой всего лишь простую комбинацию производства ядерной энергии и традиционного электролиза, который до сих пор относится к области производства ядерной энергии и обычно не считается настоящей технологией производства ядерного водорода. Таким образом, термохимический цикл с водой в качестве сырья, полное или частичное использование ядерного тепла и высокотемпературный паровой электролиз считаются будущим направлением технологии ядерного производства водорода.
В настоящее время в атомной энергетике существует два основных способа получения водорода: электролитическое производство водорода в воде и термохимическое производство водорода. Ядерные реакторы обеспечивают электрическую и тепловую энергию соответственно для двух вышеуказанных способов производства водорода.
Электролиз воды для получения водорода заключается в использовании ядерной энергии для выработки электроэнергии, а затем с помощью водоэлектролитического устройства для разложения воды на водород. Производство водорода с помощью электролитической воды является относительно прямым методом производства водорода, но эффективность производства водорода этим методом (55% ~ 60%) низка, даже если в Соединенных Штатах принята самая передовая технология электролиза воды SPE, электролитическая эффективность увеличивается до 90%. Но поскольку большинство атомных электростанций в настоящее время преобразуют тепло в электричество только с КПД около 35%, окончательный общий КПД производства водорода путем электролиза воды в ядерной энергетике составляет всего 30%.
Термическое производство водорода основано на термохимическом цикле, соединяющем ядерный реактор с устройством для производства водорода с термохимическим циклом, используя высокую температуру, обеспечиваемую ядерным реактором, в качестве источника тепла, так что вода катализирует термическое разложение при 800 ℃. до 1000 ℃, чтобы производить водород и кислород. По сравнению с электролитическим производством водного водорода эффективность термохимического производства водорода выше, ожидается, что общий КПД достигнет более 50%, а стоимость будет ниже.
Время публикации: 28 февраля 2023 г.