Výroba jadrového vodíka sa všeobecne považuje za preferovaný spôsob výroby vodíka vo veľkom meradle, ale zdá sa, že postupuje pomaly. Čo je teda výroba jadrového vodíka?
Výroba jadrového vodíka, to znamená jadrový reaktor spojený s pokročilým procesom výroby vodíka na hromadnú výrobu vodíka. Výroba vodíka z jadrovej energie má výhody bez skleníkových plynov, vody ako suroviny, vysokej účinnosti a veľkého rozsahu, preto je dôležitým riešením pre rozsiahle dodávky vodíka v budúcnosti. Podľa odhadov MAAE dokáže malý 250MW reaktor vyrobiť 50 ton vodíka denne pomocou vysokoteplotných jadrových reakcií.
Princípom výroby vodíka v jadrovej energetike je využiť teplo generované jadrovým reaktorom ako zdroj energie na výrobu vodíka a výberom vhodnej technológie realizovať efektívnu a rozsiahlu výrobu vodíka. A znížiť alebo dokonca odstrániť emisie skleníkových plynov. Schematický diagram výroby vodíka z jadrovej energie je na obrázku.
Existuje mnoho spôsobov, ako premeniť jadrovú energiu na vodíkovú energiu, vrátane vody ako suroviny prostredníctvom elektrolýzy, termochemického cyklu, vysokoteplotnej parnej elektrolýzy výroby vodíka, sírovodíka ako suroviny krakovaním výroby vodíka, zemného plynu, uhlia, biomasy ako surovín pyrolýzou vodíka výroba atď. Pri použití vody ako suroviny celý proces výroby vodíka neprodukuje CO₂, čo môže v podstate eliminovať emisie skleníkových plynov; Výroba vodíka z iných zdrojov len znižuje emisie uhlíka. Okrem toho je použitie vody z jadrovej elektrolýzy len jednoduchou kombináciou výroby jadrovej energie a tradičnej elektrolýzy, ktorá stále patrí do oblasti výroby jadrovej energie a vo všeobecnosti sa nepovažuje za skutočnú technológiu výroby jadrového vodíka. Preto sa termochemický cyklus s vodou ako surovinou, úplné alebo čiastočné využitie jadrového tepla a vysokoteplotná parná elektrolýza považujú za budúce smerovanie technológie výroby jadrového vodíka.
V súčasnosti existujú dva hlavné spôsoby výroby vodíka v jadrovej energetike: elektrolytická výroba vodného vodíka a termochemická výroba vodíka. Jadrové reaktory poskytujú elektrickú energiu a tepelnú energiu pre vyššie uvedené dva spôsoby výroby vodíka.
Elektrolýza vody na výrobu vodíka znamená použitie jadrovej energie na výrobu elektriny a potom prostredníctvom vodného elektrolytického zariadenia na rozklad vody na vodík. Výroba vodíka elektrolytickou vodou je relatívne priamy spôsob výroby vodíka, ale účinnosť výroby vodíka pri tejto metóde (55 % ~ 60 %) je nízka, aj keď je v Spojených štátoch prijatá najpokročilejšia technológia elektrolýzy vody SPE, elektrolytická účinnosť sa zvyšuje na 90 %. Ale keďže väčšina jadrových elektrární v súčasnosti premieňa teplo na elektrinu len s účinnosťou okolo 35 %, konečná celková účinnosť výroby vodíka z elektrolýzy vody v jadrovej energetike je len 30 %.
Tepelno-chemická výroba vodíka je založená na tepelno-chemickom cykle, spojením jadrového reaktora so zariadením na výrobu vodíka s tepelno-chemickým cyklom, pričom sa ako zdroj tepla využíva vysoká teplota poskytovaná jadrovým reaktorom, takže voda katalyzuje tepelný rozklad pri 800 ℃ na 1000 ℃, aby sa produkoval vodík a kyslík. V porovnaní s elektrolytickou výrobou vodíka vo vode je účinnosť termochemickej výroby vodíka vyššia, očakáva sa, že celková účinnosť dosiahne viac ako 50%, náklady sú nižšie.
Čas odoslania: 28. februára 2023