Kernwaterstofproduksie word wyd beskou as die voorkeurmetode vir grootskaalse waterstofproduksie, maar dit lyk asof dit stadig vorder. So, wat is kernwaterstofproduksie?
Kernwaterstofproduksie, dit wil sê, 'n kernreaktor gekoppel aan 'n gevorderde waterstofproduksieproses, vir massaproduksie van waterstof. Waterstofproduksie uit kernenergie het die voordele van geen kweekhuisgasse nie, water as grondstof, hoë doeltreffendheid en grootskaalse gebruik, dus is dit 'n belangrike oplossing vir grootskaalse waterstofvoorsiening in die toekoms. Volgens IAEA-ramings kan 'n klein reaktor van 250 MW 50 ton waterstof per dag produseer deur middel van hoëtemperatuur-kernreaksies.
Die beginsel van waterstofproduksie in kernenergie is om die hitte wat deur die kernreaktor opgewek word, as die energiebron vir waterstofproduksie te gebruik, en om doeltreffende en grootskaalse waterstofproduksie te bewerkstellig deur toepaslike tegnologie te kies. En om kweekhuisgasvrystellings te verminder of selfs uit te skakel. Die skematiese diagram van waterstofproduksie uit kernenergie word in die figuur getoon.
Daar is baie maniere om kernenergie na waterstofenergie om te skakel, insluitend water as grondstof deur elektrolise, termochemiese siklus, hoëtemperatuur-stoomelektrolise, waterstofproduksie, waterstofsulfied as grondstof, kraakwaterstofproduksie, natuurlike gas, steenkool, biomassa as grondstof, pirolise, waterstofproduksie, ens. Wanneer water as grondstof gebruik word, produseer die hele waterstofproduksieproses nie CO₂ nie, wat basies kweekhuisgasvrystellings kan uitskakel; die produksie van waterstof uit ander bronne verminder slegs koolstofvrystellings. Boonop is die gebruik van kernelektrolisewater bloot 'n eenvoudige kombinasie van kernkragopwekking en tradisionele elektrolise, wat steeds tot die veld van kernkragopwekking behoort en oor die algemeen nie as 'n ware kernwaterstofproduksietegnologie beskou word nie. Daarom word die termochemiese siklus met water as grondstof, volle of gedeeltelike gebruik van kernhitte en hoëtemperatuur-stoomelektrolise beskou as die toekomstige rigting van kernwaterstofproduksietegnologie.
Tans is daar twee hoof maniere van waterstofproduksie in kernenergie: elektrolitiese waterstofproduksie en termochemiese waterstofproduksie. Kernreaktore verskaf onderskeidelik elektriese energie en hitte-energie vir die bogenoemde twee maniere van waterstofproduksie.
Elektrolise van water om waterstof te produseer, is om kernenergie te gebruik om elektrisiteit op te wek, en dan deur die waterelektrolitiese toestel om water in waterstof te ontbind. Waterstofproduksie deur elektrolitiese water is 'n relatief direkte waterstofproduksiemetode, maar die waterstofproduksiedoeltreffendheid van hierdie metode (55% ~ 60%) is laag, selfs al word die mees gevorderde SPE-waterelektrolisetegnologie in die Verenigde State aangeneem, word die elektrolitiese doeltreffendheid tot 90% verhoog. Maar aangesien die meeste kernkragsentrales tans slegs hitte in elektrisiteit omskakel teen ongeveer 35% doeltreffendheid, is die finale totale doeltreffendheid van waterstofproduksie uit waterelektrolise in kernenergie slegs 30%.
Termies-chemiese waterstofproduksie is gebaseer op die termies-chemiese siklus, waar 'n kernreaktor gekoppel word aan 'n termies-chemiese siklus waterstofproduksietoestel, en die hoë temperatuur wat deur die kernreaktor verskaf word as 'n hittebron gebruik word, sodat water termiese ontbinding by 800℃ tot 1000℃ kataliseer om waterstof en suurstof te produseer. In vergelyking met elektrolitiese waterstofproduksie, is die termies-chemiese waterstofproduksiedoeltreffendheid hoër, die totale doeltreffendheid word verwag om meer as 50% te bereik, en die koste is laer.
Plasingstyd: 28 Februarie 2023