Производството на ядрено водород се счита за предпочитан метод за мащабно производство на водород, но изглежда напредва бавно. И така, какво представлява производството на ядрено водород?
Производство на водород чрез ядрени реактори, т.е. ядрен реактор, съчетан с усъвършенстван процес за производство на водород, за масово производство на водород. Производството на водород от ядрена енергия има предимствата на липсата на парникови газове, водата като суровина, високата ефективност и големия мащаб, така че е важно решение за мащабно снабдяване с водород в бъдеще. Според оценки на МААЕ, малък реактор с мощност 250 MW може да произвежда 50 тона водород на ден, използвайки високотемпературни ядрени реакции.
Принципът на производството на водород в ядрената енергетика е да се използва топлината, генерирана от ядрения реактор, като енергиен източник за производство на водород и да се реализира ефективно и мащабно производство на водород чрез избор на подходяща технология. И да се намалят или дори елиминират емисиите на парникови газове. Схематичната диаграма на производството на водород от ядрена енергия е показана на фигурата.
Съществуват много начини за преобразуване на ядрената енергия във водородна енергия, включително вода като суровина чрез електролиза, термохимичен цикъл, високотемпературна парна електролиза за производство на водород, сероводород като суровина за крекинг на водород, природен газ, въглища, биомаса като суровина за пиролиза на водород и др. Когато се използва вода като суровина, целият процес на производство на водород не произвежда CO₂, което може основно да елиминира емисиите на парникови газове; Производството на водород от други източници само намалява въглеродните емисии. Освен това, използването на вода за ядрена електролиза е просто комбинация от производство на ядрена енергия и традиционна електролиза, която все още принадлежи към областта на производството на ядрена енергия и обикновено не се счита за истинска технология за производство на ядрено водород. Следователно, термохимичният цикъл с вода като суровина, пълното или частично използване на ядрената топлина и високотемпературната парна електролиза се считат за бъдеща посока на технологията за производство на ядрено водород.
В момента съществуват два основни начина за производство на водород в ядрената енергетика: електролитно производство на водород от вода и термохимично производство на водород. Ядрените реактори осигуряват съответно електрическа енергия и топлинна енергия за гореспоменатите два начина за производство на водород.
Електролизата на вода за производство на водород представлява използване на ядрена енергия за генериране на електричество, а след това чрез устройство за електролиза на вода водата се разлага на водород. Производството на водород чрез електролиза на вода е сравнително директен метод за производство на водород, но ефективността на производството на водород при този метод (55% ~ 60%) е ниска и дори ако в Съединените щати се приложи най-модерната технология за SPE електролиза на вода, ефективността на електролизата се увеличава до 90%. Но тъй като повечето атомни електроцентрали в момента преобразуват топлината в електричество само с ефективност около 35%, крайната обща ефективност на производството на водород от електролиза на вода в ядрената енергия е само 30%.
Термохимичното производство на водород се основава на термохимичен цикъл, съчетаващ ядрен реактор с устройство за производство на водород с термохимичен цикъл, като високата температура, осигурена от ядрения реактор, се използва като източник на топлина. Водата катализира термичното разлагане при 800℃ до 1000℃, за да се произведе водород и кислород. В сравнение с производството на водород с електролитна вода, ефективността на термохимичното производство на водород е по-висока, като се очаква общата ефективност да достигне над 50%, а разходите са по-ниски.
Време на публикуване: 28 февруари 2023 г.