تولید هیدروژن هستهای به طور گسترده به عنوان روش ترجیحی برای تولید هیدروژن در مقیاس بزرگ در نظر گرفته میشود، اما به نظر میرسد که به کندی در حال پیشرفت است. بنابراین، تولید هیدروژن هستهای چیست؟
تولید هیدروژن هستهای، یعنی راکتور هستهای همراه با فرآیند پیشرفته تولید هیدروژن، برای تولید انبوه هیدروژن. تولید هیدروژن از انرژی هستهای مزایایی مانند عدم تولید گازهای گلخانهای، آب به عنوان ماده اولیه، راندمان بالا و مقیاس بزرگ را دارد، بنابراین یک راه حل مهم برای تامین هیدروژن در مقیاس بزرگ در آینده است. طبق برآوردهای آژانس بینالمللی انرژی اتمی، یک راکتور کوچک ۲۵۰ مگاواتی میتواند با استفاده از واکنشهای هستهای در دمای بالا، روزانه ۵۰ تن هیدروژن تولید کند.
اصل تولید هیدروژن در انرژی هستهای، استفاده از گرمای تولید شده توسط راکتور هستهای به عنوان منبع انرژی برای تولید هیدروژن و تحقق تولید هیدروژن کارآمد و در مقیاس بزرگ با انتخاب فناوری مناسب و کاهش یا حتی حذف انتشار گازهای گلخانهای است. نمودار شماتیک تولید هیدروژن از انرژی هستهای در شکل نشان داده شده است.
روشهای زیادی برای تبدیل انرژی هستهای به انرژی هیدروژن وجود دارد، از جمله آب به عنوان ماده اولیه از طریق الکترولیز، چرخه ترموشیمیایی، تولید هیدروژن از طریق الکترولیز بخار با دمای بالا، سولفید هیدروژن به عنوان ماده اولیه کراکینگ هیدروژن، گاز طبیعی، زغال سنگ، زیست توده به عنوان ماده اولیه تولید هیدروژن از طریق پیرولیز و غیره. هنگام استفاده از آب به عنوان ماده اولیه، کل فرآیند تولید هیدروژن CO₂ تولید نمیکند، که اساساً میتواند انتشار گازهای گلخانهای را از بین ببرد. تولید هیدروژن از منابع دیگر فقط انتشار کربن را کاهش میدهد. علاوه بر این، استفاده از آب الکترولیز هستهای فقط ترکیبی ساده از تولید انرژی هستهای و الکترولیز سنتی است که هنوز هم به حوزه تولید انرژی هستهای تعلق دارد و عموماً به عنوان یک فناوری واقعی تولید هیدروژن هستهای در نظر گرفته نمیشود. بنابراین، چرخه ترموشیمیایی با آب به عنوان ماده اولیه، استفاده کامل یا جزئی از گرمای هستهای و الکترولیز بخار با دمای بالا به عنوان نشان دهنده جهت آینده فناوری تولید هیدروژن هستهای در نظر گرفته میشوند.
در حال حاضر، دو روش اصلی برای تولید هیدروژن در انرژی هستهای وجود دارد: تولید هیدروژن از آب الکترولیتی و تولید هیدروژن ترموشیمیایی. راکتورهای هستهای به ترتیب انرژی الکتریکی و انرژی گرمایی را برای دو روش فوق برای تولید هیدروژن فراهم میکنند.
الکترولیز آب برای تولید هیدروژن، استفاده از انرژی هستهای برای تولید برق و سپس از طریق دستگاه الکترولیتی آب برای تجزیه آب به هیدروژن است. تولید هیدروژن توسط آب الکترولیتی یک روش تولید هیدروژن نسبتاً مستقیم است، اما راندمان تولید هیدروژن این روش (55٪ ~ 60٪) پایین است، حتی اگر پیشرفتهترین فناوری الکترولیز آب SPE در ایالات متحده اتخاذ شود، راندمان الکترولیتی به 90٪ افزایش مییابد. اما از آنجایی که اکثر نیروگاههای هستهای در حال حاضر فقط با راندمان حدود 35٪ گرما را به برق تبدیل میکنند، راندمان کل نهایی تولید هیدروژن از الکترولیز آب در انرژی هستهای تنها 30٪ است.
تولید هیدروژن حرارتی-شیمیایی بر اساس چرخه حرارتی-شیمیایی است که یک راکتور هستهای را با یک دستگاه تولید هیدروژن چرخه حرارتی-شیمیایی جفت میکند و از دمای بالای ارائه شده توسط راکتور هستهای به عنوان منبع گرما استفاده میکند، به طوری که آب تجزیه حرارتی را در دمای ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کاتالیز میکند تا هیدروژن و اکسیژن تولید کند. در مقایسه با تولید هیدروژن الکترولیتی از آب، راندمان تولید هیدروژن حرارتی-شیمیایی بالاتر است، انتظار میرود راندمان کل به بیش از ۵۰٪ برسد، هزینه کمتر است.
زمان ارسال: ۲۸ فوریه ۲۰۲۳