Kaj je jedrska proizvodnja vodika?

Jedrska proizvodnja vodika na splošno velja za prednostno metodo za obsežno proizvodnjo vodika, vendar se zdi, da napreduje počasi. Torej, kaj je jedrska proizvodnja vodika?

Jedrska proizvodnja vodika, to je jedrski reaktor, povezan z naprednim procesom proizvodnje vodika, za množično proizvodnjo vodika. Proizvodnja vodika iz jedrske energije ima prednosti brez toplogrednih plinov, vode kot surovine, visoke učinkovitosti in velikega obsega, zato je pomembna rešitev za obsežno oskrbo z vodikom v prihodnosti. Po ocenah IAEA lahko majhen reaktor z močjo 250 MW proizvede 50 ton vodika na dan z uporabo visokotemperaturnih jedrskih reakcij.

Načelo proizvodnje vodika v jedrski energiji je uporaba toplote, ki jo proizvaja jedrski reaktor, kot vir energije za proizvodnjo vodika in uresničitev učinkovite in obsežne proizvodnje vodika z izbiro ustrezne tehnologije. In zmanjšati ali celo odpraviti emisije toplogrednih plinov. Shematski diagram proizvodnje vodika iz jedrske energije je prikazan na sliki.

Obstaja veliko načinov za pretvorbo jedrske energije v vodikovo energijo, vključno z vodo kot surovino z elektrolizo, termokemičnim ciklom, visokotemperaturno parno elektrolizo, proizvodnjo vodika, vodikov sulfid kot surovino, kreking, proizvodnjo vodika, zemeljski plin, premog, biomaso kot surovine, pirolizo vodika proizvodnja itd. Pri uporabi vode kot surovine celoten proces proizvodnje vodika ne proizvaja CO₂, kar lahko v bistvu odpravi emisije toplogrednih plinov; Proizvodnja vodika iz drugih virov samo zmanjša emisije ogljika. Poleg tega je uporaba vode za jedrsko elektrolizo le preprosta kombinacija proizvodnje jedrske energije in tradicionalne elektrolize, ki še vedno spada v področje proizvodnje jedrske energije in se na splošno ne obravnava kot prava tehnologija jedrske proizvodnje vodika. Zato velja, da termokemični cikel z vodo kot surovino, popolna ali delna uporaba jedrske toplote in visokotemperaturna parna elektroliza predstavljajo prihodnjo smer tehnologije jedrske proizvodnje vodika.

Trenutno obstajata dva glavna načina pridobivanja vodika v jedrski energiji: proizvodnja vodika z elektrolitsko vodo in termokemična proizvodnja vodika. Jedrski reaktorji zagotavljajo električno in toplotno energijo za zgornja dva načina proizvodnje vodika.

Elektroliza vode za proizvodnjo vodika je uporaba jedrske energije za pridobivanje električne energije in nato prek vodne elektrolitske naprave za razgradnjo vode v vodik. Proizvodnja vodika z elektrolitsko vodo je relativno neposredna metoda pridobivanja vodika, vendar je učinkovitost proizvodnje vodika pri tej metodi (55 % ~ 60 %) nizka, tudi če je v Združenih državah sprejeta najnaprednejša tehnologija vodne elektrolize SPE, elektrolitska učinkovitost se poveča na 90 %. A ker večina jedrskih elektrarn trenutno samo pretvarja toploto v električno energijo s približno 35-odstotnim izkoristkom, je končni skupni izkoristek proizvodnje vodika iz vodne elektrolize v jedrski energiji le 30-odstoten.

Termično-kemična proizvodnja vodika temelji na termično-kemičnem ciklu, ki povezuje jedrski reaktor z napravo za proizvodnjo vodika s termično-kemičnim ciklom, pri čemer se kot vir toplote uporablja visoka temperatura, ki jo zagotavlja jedrski reaktor, tako da voda katalizira termično razgradnjo pri 800 ℃. do 1000 ℃, da proizvedeta vodik in kisik. V primerjavi s proizvodnjo vodika z elektrolitsko vodo je učinkovitost termokemične proizvodnje vodika višja, skupna učinkovitost naj bi dosegla več kot 50%, stroški so nižji.