Jaderná výroba vodíku je všeobecně považována za preferovanou metodu pro velkovýrobu vodíku, ale zdá se, že postupuje pomalu. Co je tedy jaderná výroba vodíku?
Jaderná výroba vodíku, tj. jaderný reaktor spojený s pokročilým procesem výroby vodíku, pro hromadnou výrobu vodíku. Výroba vodíku z jaderné energie má výhody absence skleníkových plynů, vody jako suroviny, vysoké účinnosti a velkého rozsahu, takže je důležitým řešením pro velkovýrobu vodíku v budoucnu. Podle odhadů MAAE může malý reaktor o výkonu 250 MW vyrobit 50 tun vodíku denně za použití vysokoteplotních jaderných reakcí.
Princip výroby vodíku v jaderné energii spočívá ve využití tepla generovaného jaderným reaktorem jako zdroje energie pro výrobu vodíku a v realizaci efektivní a velkovýroby vodíku výběrem vhodné technologie. A také ve snížení nebo dokonce eliminaci emisí skleníkových plynů. Schéma výroby vodíku z jaderné energie je znázorněno na obrázku.
Existuje mnoho způsobů, jak přeměnit jadernou energii na vodík, včetně vody jako suroviny elektrolýzou, termochemickým cyklem, vysokoteplotní parní elektrolýzou, sirovodíkem jako surovinou pro krakování vodíku, zemním plynem, uhlím, biomasou jako surovinou pro pyrolýzu vodíku atd. Při použití vody jako suroviny nevznikají v celém procesu výroby vodíku žádné emise CO₂, což může v podstatě eliminovat emise skleníkových plynů. Výroba vodíku z jiných zdrojů pouze snižuje emise uhlíku. Použití vody pro jadernou elektrolýzu je navíc pouze jednoduchou kombinací výroby jaderné energie a tradiční elektrolýzy, která stále patří do oblasti výroby jaderné energie a obecně se nepovažuje za skutečnou technologii výroby jaderného vodíku. Proto se termochemický cyklus s vodou jako surovinou, plné nebo částečné využití jaderného tepla a vysokoteplotní parní elektrolýza považují za budoucí směr technologie výroby jaderného vodíku.
V současné době existují dva hlavní způsoby výroby vodíku v jaderné energii: elektrolytická výroba vodíku z vody a termochemická výroba vodíku. Jaderné reaktory dodávají elektrickou energii a tepelnou energii pro výše uvedené dva způsoby výroby vodíku.
Elektrolýza vody za účelem výroby vodíku spočívá ve využití jaderné energie k výrobě elektřiny a následném rozkladu vody na vodík pomocí elektrolýzy vody. Výroba vodíku elektrolýzou vody je relativně přímou metodou výroby vodíku, ale účinnost výroby vodíku touto metodou (55 % ~ 60 %) je nízká. I když se ve Spojených státech použije nejpokročilejší technologie elektrolýzy vody SPE, účinnost elektrolýzy se zvýší na 90 %. Vzhledem k tomu, že většina jaderných elektráren v současnosti přeměňuje teplo na elektřinu pouze s účinností kolem 35 %, je konečná celková účinnost výroby vodíku z elektrolýzy vody v jaderné energii pouze 30 %.
Termochemická výroba vodíku je založena na termochemickém cyklu, propojení jaderného reaktoru s termochemickým cyklem zařízení na výrobu vodíku, přičemž vysoká teplota jaderného reaktoru se využívá jako zdroj tepla, takže voda katalyzuje tepelný rozklad při 800 °C až 1000 °C, čímž vzniká vodík a kyslík. Ve srovnání s elektrolytickou výrobou vodíku z vody je účinnost termochemické výroby vodíku vyšší, celková účinnost se očekává více než 50 % a náklady jsou nižší.
Čas zveřejnění: 28. února 2023