Tuuma vesiniku tootmist peetakse laialdaselt eelistatud meetodiks suuremahuliseks vesiniku tootmiseks, kuid see näib edenevat aeglaselt. Mis on siis tuuma vesiniku tootmine?
Tuumaenergia abil vesiniku tootmine ehk tuumareaktor koos täiustatud vesiniku tootmisprotsessiga vesiniku masstootmiseks. Tuumaenergiast vesiniku tootmisel on eelised kasvuhoonegaaside puudumine, vesi toorainena, kõrge efektiivsus ja ulatuslikkus, seega on see oluline lahendus suuremahuliseks vesinikuga varustamiseks tulevikus. IAEA hinnangute kohaselt suudab väike 250 MW reaktor toota kõrgel temperatuuril tuumareaktsioonide abil 50 tonni vesinikku päevas.
Tuumaenergias vesiniku tootmise põhimõte on kasutada tuumareaktoris tekkivat soojust vesiniku tootmise energiaallikana ning sobiva tehnoloogia valimise abil saavutada tõhus ja laiaulatuslik vesiniku tootmine. Ning vähendada või isegi kaotada kasvuhoonegaaside heitkogused. Tuumaenergiast vesiniku tootmise skemaatiline diagramm on näidatud joonisel.
Tuumaenergia vesinikuenergiaks muutmiseks on palju viise, sealhulgas vee kasutamine toorainena elektrolüüsi teel, termokeemilise tsükli, kõrge temperatuuriga auruelektrolüüsi abil vesiniku tootmine, vesiniksulfiidi kasutamine toorainena vesiniku tootmise krakkimise teel, maagaasi, kivisöe ja biomassi kasutamine toorainena pürolüüsi teel vesiniku tootmine jne. Vee kasutamisel toorainena ei teki kogu vesiniku tootmisprotsess CO₂-d, mis võib põhimõtteliselt kõrvaldada kasvuhoonegaaside heitkogused; vesiniku tootmine muudest allikatest vähendab ainult süsinikuheidet. Lisaks on tuumaelektrolüüsivee kasutamine lihtsalt tuumaenergia tootmise ja traditsioonilise elektrolüüsi lihtne kombinatsioon, mis kuulub endiselt tuumaenergia tootmise valdkonda ja mida üldiselt ei peeta tõeliseks tuumavesiniku tootmistehnoloogiaks. Seetõttu peetakse termokeemilist tsüklit, kus vesi on toorainena, tuumasoojuse täielikku või osalist kasutamist ja kõrge temperatuuriga auruelektrolüüsi tuumavesiniku tootmistehnoloogia tulevikusuunaks.
Praegu on tuumaenergias vesiniku tootmiseks kaks peamist viisi: elektrolüütiline veest vesiniku tootmine ja termokeemiline vesiniku tootmine. Tuumareaktorid annavad vastavalt elektri- ja soojusenergiat kahe ülaltoodud vesiniku tootmise viisi jaoks.
Vesiniku tootmiseks kasutatakse vee elektrolüüsi abil tuumaenergiat elektri tootmiseks ja seejärel vee elektrolüüsiseadme abil vee lagundamiseks vesinikuks. Vesiniku tootmine elektrolüüsi teel on suhteliselt otsene vesiniku tootmise meetod, kuid selle meetodi vesiniku tootmise efektiivsus (55% ~ 60%) on madal. Isegi kui Ameerika Ühendriikides võetakse kasutusele kõige arenenum SPE vee elektrolüüsi tehnoloogia, suureneb elektrolüütiline efektiivsus 90% -ni. Kuna enamik tuumaelektrijaamu muundab praegu soojuse elektriks vaid umbes 35% efektiivsusega, on vee elektrolüüsi abil vesiniku tootmise lõplik kogutõhusus tuumaenergias vaid 30%.
Termokeemiline vesiniku tootmine põhineb termokeemilisel tsüklil, mis ühendab tuumareaktori termokeemilise tsükli vesiniku tootmise seadmega, kasutades soojusallikana tuumareaktori pakutavat kõrget temperatuuri, nii et vesi katalüüsib termilist lagunemist temperatuuril 800 ℃ kuni 1000 ℃, et toota vesinikku ja hapnikku. Võrreldes elektrolüütilise vee abil vesiniku tootmisega on termokeemilise vesiniku tootmise efektiivsus suurem, eeldatav koguefektiivsus on üle 50% ja maksumus madalam.
Postituse aeg: 28. veebruar 2023