La producció d'hidrogen nuclear es considera àmpliament el mètode preferit per a la producció d'hidrogen a gran escala, però sembla que progressa lentament. Aleshores, què és la producció d'hidrogen nuclear?
Producció d'hidrogen nuclear, és a dir, un reactor nuclear acoblat a un procés avançat de producció d'hidrogen, per a la producció massiva d'hidrogen. La producció d'hidrogen a partir d'energia nuclear té els avantatges de no tenir gasos d'efecte hivernacle, tenir aigua com a matèria primera, ser altament eficient i ser a gran escala, per la qual cosa és una solució important per al subministrament d'hidrogen a gran escala en el futur. Segons les estimacions de l'IAEA, un petit reactor de 250 MW pot produir 50 tones d'hidrogen al dia mitjançant reaccions nuclears d'alta temperatura.
El principi de la producció d'hidrogen en energia nuclear és utilitzar la calor generada pel reactor nuclear com a font d'energia per a la producció d'hidrogen i aconseguir una producció d'hidrogen eficient i a gran escala seleccionant la tecnologia adequada. I reduir o fins i tot eliminar les emissions de gasos d'efecte hivernacle. El diagrama esquemàtic de la producció d'hidrogen a partir d'energia nuclear es mostra a la figura.
Hi ha moltes maneres de convertir l'energia nuclear en energia d'hidrogen, incloent-hi l'aigua com a matèria primera mitjançant electròlisi, cicle termoquímic, producció d'hidrogen per electròlisi de vapor a alta temperatura, sulfur d'hidrogen com a matèria primera, craqueig de la producció d'hidrogen, gas natural, carbó, biomassa com a matèries primeres, piròlisi de la producció d'hidrogen, etc. Quan s'utilitza aigua com a matèria primera, tot el procés de producció d'hidrogen no produeix CO₂, cosa que bàsicament pot eliminar les emissions de gasos d'efecte hivernacle; la producció d'hidrogen a partir d'altres fonts només redueix les emissions de carboni. A més, l'ús d'aigua per electròlisi nuclear és només una simple combinació de generació d'energia nuclear i electròlisi tradicional, que encara pertany al camp de la generació d'energia nuclear i generalment no es considera una veritable tecnologia de producció d'hidrogen nuclear. Per tant, el cicle termoquímic amb aigua com a matèria primera, l'ús total o parcial de la calor nuclear i l'electròlisi de vapor a alta temperatura es consideren la direcció futura de la tecnologia de producció d'hidrogen nuclear.
Actualment, hi ha dues maneres principals de produir hidrogen en l'energia nuclear: la producció d'hidrogen electrolític d'aigua i la producció termoquímica d'hidrogen. Els reactors nuclears proporcionen energia elèctrica i energia calorífica respectivament per a les dues maneres anteriors de produir hidrogen.
L'electròlisi de l'aigua per produir hidrogen consisteix a utilitzar energia nuclear per generar electricitat i, a continuació, a través del dispositiu electrolític d'aigua, descompondre l'aigua en hidrogen. La producció d'hidrogen mitjançant aigua electrolítica és un mètode de producció d'hidrogen relativament directe, però l'eficiència de producció d'hidrogen d'aquest mètode (55% ~ 60%) és baixa. Fins i tot si s'adopta la tecnologia d'electròlisi d'aigua SPE més avançada als Estats Units, l'eficiència electrolítica augmenta fins al 90%. Però com que la majoria de les centrals nuclears actualment només converteixen la calor en electricitat amb una eficiència d'aproximadament el 35%, l'eficiència total final de la producció d'hidrogen a partir de l'electròlisi de l'aigua en energia nuclear és només del 30%.
La producció termoquímica d'hidrogen es basa en un cicle termoquímic, que acobla un reactor nuclear amb un dispositiu de producció d'hidrogen de cicle termoquímic, utilitzant l'alta temperatura proporcionada pel reactor nuclear com a font de calor, de manera que l'aigua catalitza la descomposició tèrmica a 800 ℃ a 1000 ℃, per tal de produir hidrogen i oxigen. En comparació amb la producció d'hidrogen d'aigua electrolítica, l'eficiència de la producció termoquímica d'hidrogen és més alta, s'espera que l'eficiència total arribi a més del 50%, el cost és més baix.
Data de publicació: 28 de febrer de 2023