Proizvodnja vodika iz nuklearnih izvora se široko smatra preferiranom metodom za proizvodnju vodika u velikim razmjerima, ali čini se da sporo napreduje. Dakle, šta je proizvodnja vodika iz nuklearnih izvora?
Nuklearna proizvodnja vodika, odnosno nuklearni reaktor povezan s naprednim procesom proizvodnje vodika, za masovnu proizvodnju vodika. Proizvodnja vodika iz nuklearne energije ima prednosti odsustva stakleničkih plinova, vode kao sirovine, visoke efikasnosti i velikih razmjera, tako da je važno rješenje za snabdijevanje vodikom velikih razmjera u budućnosti. Prema procjenama IAEA, mali reaktor od 250 MW može proizvesti 50 tona vodika dnevno korištenjem visokotemperaturnih nuklearnih reakcija.
Princip proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji je korištenje topline koju generira nuklearni reaktor kao izvora energije za proizvodnju vodika, te ostvarivanje efikasne i velike proizvodnje vodika odabirom odgovarajuće tehnologije. Također, smanjenje ili čak eliminacija emisija stakleničkih plinova. Shematski dijagram proizvodnje vodika iz nuklearne energije prikazan je na slici.
Postoji mnogo načina za pretvaranje nuklearne energije u energiju vodika, uključujući vodu kao sirovinu putem elektrolize, termohemijski ciklus, visokotemperaturnu elektrolizu parom za proizvodnju vodika, sumporovodik kao sirovinu za proizvodnju vodika krekovanjem, prirodni plin, ugalj, biomasu kao sirovinu za proizvodnju vodika pirolizom itd. Kada se voda koristi kao sirovina, cijeli proces proizvodnje vodika ne proizvodi CO₂, što u osnovi može eliminirati emisije stakleničkih plinova; proizvodnja vodika iz drugih izvora samo smanjuje emisije ugljika. Osim toga, korištenje vode iz nuklearne elektrolize samo je jednostavna kombinacija proizvodnje nuklearne energije i tradicionalne elektrolize, koja još uvijek pripada području proizvodnje nuklearne energije i općenito se ne smatra pravom tehnologijom proizvodnje nuklearnog vodika. Stoga se termohemijski ciklus s vodom kao sirovinom, potpuno ili djelomično korištenje nuklearne topline i visokotemperaturna elektroliza parom smatraju budućim smjerom tehnologije proizvodnje nuklearnog vodika.
Trenutno postoje dva glavna načina proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji: elektrolitička proizvodnja vodika iz vode i termohemijska proizvodnja vodika. Nuklearni reaktori obezbjeđuju električnu energiju, odnosno toplotnu energiju za gore navedena dva načina proizvodnje vodika.
Elektroliza vode za proizvodnju vodika podrazumijeva korištenje nuklearne energije za proizvodnju električne energije, a zatim razgradnju vode na vodik pomoću uređaja za elektrolizu vode. Proizvodnja vodika elektrolizom vode je relativno direktna metoda proizvodnje vodika, ali efikasnost proizvodnje vodika ovom metodom (55% ~ 60%) je niska. Čak i ako se u Sjedinjenim Državama usvoji najnaprednija SPE tehnologija elektrolize vode, efikasnost elektrolize se povećava na 90%. Međutim, budući da većina nuklearnih elektrana trenutno pretvara toplinu u električnu energiju sa efikasnošću od oko 35%, konačna ukupna efikasnost proizvodnje vodika elektrolizom vode u nuklearnoj energiji je samo 30%.
Termohemijska proizvodnja vodonika zasniva se na termohemijskom ciklusu, spajanju nuklearnog reaktora sa uređajem za proizvodnju vodonika termohemijskim ciklusom, koristeći visoku temperaturu koju obezbjeđuje nuklearni reaktor kao izvor toplote, tako da voda katalizira termičko razlaganje na 800℃ do 1000℃, čime se proizvode vodonik i kiseonik. U poređenju sa elektrolitičkom proizvodnjom vodonika iz vode, efikasnost termohemijske proizvodnje vodonika je veća, očekuje se da će ukupna efikasnost dostići više od 50%, a troškovi su niži.
Vrijeme objave: 28. februar 2023.