Beth yw cynhyrchu hydrogen niwclear?

Ystyrir yn eang mai cynhyrchu hydrogen niwclear yw'r dull dewisol ar gyfer cynhyrchu hydrogen ar raddfa fawr, ond mae'n ymddangos ei fod yn datblygu'n araf. Felly, beth yw cynhyrchu hydrogen niwclear?

Cynhyrchu hydrogen niwclear, hynny yw, adweithydd niwclear ynghyd â phroses gynhyrchu hydrogen uwch, ar gyfer cynhyrchu hydrogen ar raddfa fawr. Mae gan gynhyrchu hydrogen o ynni niwclear y manteision o beidio â defnyddio nwyon tŷ gwydr, dŵr fel deunydd crai, effeithlonrwydd uchel a graddfa fawr, felly mae'n ateb pwysig ar gyfer cyflenwi hydrogen ar raddfa fawr yn y dyfodol. Yn ôl amcangyfrifon yr IAEA, gall adweithydd bach 250MW gynhyrchu 50 tunnell o hydrogen y dydd gan ddefnyddio adweithiau niwclear tymheredd uchel.

Egwyddor cynhyrchu hydrogen mewn ynni niwclear yw defnyddio'r gwres a gynhyrchir gan yr adweithydd niwclear fel y ffynhonnell ynni ar gyfer cynhyrchu hydrogen, a gwireddu cynhyrchu hydrogen effeithlon ac ar raddfa fawr trwy ddewis technoleg briodol. A lleihau neu hyd yn oed ddileu allyriadau nwyon tŷ gwydr. Dangosir y diagram sgematig o gynhyrchu hydrogen o ynni niwclear yn y ffigur.

Mae yna lawer o ffyrdd o drosi ynni niwclear yn ynni hydrogen, gan gynnwys dŵr fel deunydd crai trwy electrolysis, cylchred thermocemegol, cynhyrchu hydrogen electrolysis stêm tymheredd uchel, hydrogen sylffid fel deunydd crai cracio cynhyrchu hydrogen, nwy naturiol, glo, biomas fel deunyddiau crai cynhyrchu hydrogen pyrolysis, ac ati. Wrth ddefnyddio dŵr fel deunydd crai, nid yw'r broses gynhyrchu hydrogen gyfan yn cynhyrchu CO₂, a all ddileu allyriadau nwyon tŷ gwydr yn y bôn; dim ond allyriadau carbon y mae cynhyrchu hydrogen o ffynonellau eraill yn eu lleihau. Yn ogystal, dim ond cyfuniad syml o gynhyrchu pŵer niwclear ac electrolysis traddodiadol yw defnyddio dŵr electrolysis niwclear, sy'n dal i berthyn i faes cynhyrchu pŵer niwclear ac yn gyffredinol nid yw'n cael ei ystyried yn dechnoleg cynhyrchu hydrogen niwclear wirioneddol. Felly, ystyrir bod y cylchred thermocemegol gyda dŵr fel deunydd crai, defnydd llawn neu rannol o wres niwclear ac electrolysis stêm tymheredd uchel yn cynrychioli cyfeiriad technoleg cynhyrchu hydrogen niwclear yn y dyfodol.

Ar hyn o bryd, mae dau brif ffordd o gynhyrchu hydrogen mewn ynni niwclear: cynhyrchu hydrogen dŵr electrolytig a chynhyrchu hydrogen thermocemegol. Mae adweithyddion niwclear yn darparu ynni trydan ac ynni gwres yn y drefn honno ar gyfer y ddwy ffordd uchod o gynhyrchu hydrogen.

Electrolysis dŵr i gynhyrchu hydrogen yw defnyddio ynni niwclear i gynhyrchu trydan, ac yna trwy'r ddyfais electrolytig dŵr i ddadelfennu dŵr yn hydrogen. Mae cynhyrchu hydrogen gan ddefnyddio dŵr electrolytig yn ddull cynhyrchu hydrogen cymharol uniongyrchol, ond mae effeithlonrwydd cynhyrchu hydrogen y dull hwn (55% ~ 60%) yn isel, hyd yn oed os yw'r dechnoleg electrolysis dŵr SPE fwyaf datblygedig yn cael ei mabwysiadu yn yr Unol Daleithiau, mae'r effeithlonrwydd electrolytig yn cynyddu i 90%. Ond gan fod y rhan fwyaf o orsafoedd pŵer niwclear ar hyn o bryd ond yn trosi gwres yn drydan ar oddeutu 35% o effeithlonrwydd, dim ond 30% yw cyfanswm effeithlonrwydd terfynol cynhyrchu hydrogen o electrolysis dŵr mewn ynni niwclear.

Mae cynhyrchu hydrogen thermo-gemegol yn seiliedig ar gylchred thermo-gemegol, gan gyplysu adweithydd niwclear â dyfais cynhyrchu hydrogen cylchred thermo-gemegol, gan ddefnyddio'r tymheredd uchel a ddarperir gan yr adweithydd niwclear fel ffynhonnell wres, fel bod dŵr yn cataleiddio dadelfennu thermol ar 800℃ i 1000℃, er mwyn cynhyrchu hydrogen ac ocsigen. O'i gymharu â chynhyrchu hydrogen dŵr electrolytig, mae effeithlonrwydd cynhyrchu hydrogen thermo-gemegol yn uwch, disgwylir i'r effeithlonrwydd cyfan gyrraedd mwy na 50%, mae'r gost yn is.