Hvad er nuklear brintproduktion?

Nuklear brintproduktion betragtes bredt som den foretrukne metode til storskala brintproduktion, men det ser ud til at gå langsomt fremad. Så hvad er nuklear brintproduktion?

Nuklear brintproduktion, det vil sige en atomreaktor kombineret med en avanceret brintproduktionsproces, til masseproduktion af brint. Brintproduktion fra atomenergi har fordelene ved ingen drivhusgasser, vand som råmateriale, høj effektivitet og storskala, så det er en vigtig løsning til storstilet brintforsyning i fremtiden. Ifølge IAEA's estimater kan en lille reaktor på 250 MW producere 50 tons brint om dagen ved hjælp af atomreaktioner ved høj temperatur.

Princippet bag brintproduktion i atomenergi er at bruge den varme, der genereres af atomreaktorer, som energikilde til brintproduktion og at realisere effektiv og storstilet brintproduktion ved at vælge passende teknologi. Og at reducere eller endda eliminere drivhusgasemissioner. Det skematiske diagram over brintproduktion fra atomenergi er vist i figuren.

Der er mange måder at omdanne atomenergi til brintenergi på, herunder vand som råmateriale gennem elektrolyse, termokemisk cyklus, højtemperatur-dampelektrolyse, brintproduktion, hydrogensulfid som råmateriale, krakning af brintproduktion, naturgas, kul, biomasse som råmateriale, pyrolyse, brintproduktion osv. Når man bruger vand som råmateriale, producerer hele brintproduktionsprocessen ikke CO₂, hvilket grundlæggende kan eliminere drivhusgasemissioner. Produktion af brint fra andre kilder reducerer kun kulstofemissioner. Derudover er brugen af ​​nuklear elektrolysevand blot en simpel kombination af atomkraftproduktion og traditionel elektrolyse, som stadig hører til området for atomkraftproduktion og generelt ikke betragtes som en ægte nuklear brintproduktionsteknologi. Derfor anses den termokemiske cyklus med vand som råmateriale, fuld eller delvis brug af atomvarme og højtemperatur-dampelektrolyse for at repræsentere den fremtidige retning for nuklear brintproduktionsteknologi.

I øjeblikket er der to hovedmåder til brintproduktion i atomenergi: elektrolytisk vand-brintproduktion og termokemisk brintproduktion. Atomreaktorer leverer henholdsvis elektrisk energi og varmeenergi til de to ovennævnte måder at producere brint på.

Elektrolyse af vand til produktion af brint er at bruge atomenergi til at generere elektricitet, og derefter gennem en vandelektrolyseanordning nedbrydes vand til brint. Hydrogenproduktion ved hjælp af elektrolytisk vand er en relativt direkte hydrogenproduktionsmetode, men hydrogenproduktionseffektiviteten af ​​denne metode (55% ~ 60%) er lav, og selvom den mest avancerede SPE-vandelektrolyseteknologi anvendes i USA, øges den elektrolyseeffektivitet til 90%. Men da de fleste atomkraftværker i øjeblikket kun omdanner varme til elektricitet med en effektivitet på omkring 35%, er den endelige samlede effektivitet af hydrogenproduktion fra vandelektrolyse i atomenergi kun 30%.

Termisk-kemisk brintproduktion er baseret på en termisk-kemisk cyklus, hvor en atomreaktor kobles til en termisk-kemisk kredsløbs brintproduktionsenhed, hvor den høje temperatur fra atomreaktoren bruges som varmekilde, så vand katalyserer termisk nedbrydning ved 800℃ til 1000℃ for at producere brint og ilt. Sammenlignet med elektrolytisk vand-brintproduktion er effektiviteten af ​​den termisk-kemiske brintproduktion højere, den samlede effektivitet forventes at nå mere end 50%, og omkostningerne er lavere.