Ydinvoimalla tapahtuvaa vedyn tuotantoa pidetään laajalti ensisijaisena menetelmänä laajamittaiseen vedyn tuotantoon, mutta se näyttää edistyvän hitaasti. Mitä ydinvoimalla tapahtuva vedyn tuotanto sitten on?
Ydinvoimalla tuotettu vedy on ydinreaktoria, johon on yhdistetty edistynyt vedyntuotantoprosessi, joka mahdollistaa vedyn massatuotannon. Ydinvoimalla tuotetun vedyn etuna on kasvihuonekaasujen puuttuminen, vesi raaka-aineena, korkea hyötysuhde ja laaja mittakaava, joten se on tärkeä ratkaisu laajamittaiseen vedyn tuotantoon tulevaisuudessa. IAEA:n arvioiden mukaan pieni 250 MW:n reaktori voi tuottaa 50 tonnia vetyä päivässä käyttämällä korkean lämpötilan ydinreaktioita.
Ydinenergian vedyntuotannon periaatteena on käyttää ydinreaktorin tuottamaa lämpöä energianlähteenä vedyn tuotantoon ja toteuttaa tehokasta ja laajamittaista vedyn tuotantoa valitsemalla sopiva teknologia. Ja vähentää tai jopa poistaa kasvihuonekaasupäästöjä. Ydinenergian vedyntuotannon kaaviokuva on esitetty kuvassa.
Ydinenergiaa voidaan muuntaa vedyksi monella tapaa, mukaan lukien veden käyttö raaka-aineena elektrolyysin avulla, termokemiallinen kierto, korkean lämpötilan höyryelektrolyysi vedyn tuotannossa, rikkivety raaka-aineena krakkauksessa vedyn tuotannossa, maakaasu, hiili, biomassa raaka-aineena pyrolyysi vedyn tuotannossa jne. Kun vettä käytetään raaka-aineena, koko vedyn tuotantoprosessi ei tuota hiilidioksidia, mikä voi periaatteessa poistaa kasvihuonekaasupäästöt. Vedyn tuottaminen muista lähteistä vain vähentää hiilidioksidipäästöjä. Lisäksi ydinelektrolyysiveden käyttö on vain yksinkertainen yhdistelmä ydinvoiman tuotantoa ja perinteistä elektrolyysiä, joka kuuluu edelleen ydinvoiman tuotantoon eikä sitä yleensä pidetä todellisena ydinvedyn tuotantotekniikkana. Siksi termokemiallinen kierto veden kanssa raaka-aineena, ydinlämmön täydellinen tai osittainen käyttö ja korkean lämpötilan höyryelektrolyysi ovat ydinvedyn tuotantoteknologian tulevaisuuden suuntaa.
Tällä hetkellä ydinenergiassa on kaksi pääasiallista vedyn tuotantotapaa: elektrolyyttinen vedyn tuotanto ja termokemiallinen vedyn tuotanto. Ydinreaktorit tuottavat sähköenergiaa ja lämpöenergiaa edellä mainittuihin kahteen vedyn tuotantotapaan.
Veden elektrolyysi vedyn tuottamiseksi tarkoittaa ydinenergian käyttöä sähkön tuottamiseen ja sitten veden hajottamista vedyksi vesielektrolyysilaitteen kautta. Vedyn tuotanto elektrolyysivedellä on suhteellisen suora vedyn tuotantomenetelmä, mutta tämän menetelmän vedyn tuotantotehokkuus (55 % ~ 60 %) on alhainen. Vaikka Yhdysvalloissa otettaisiin käyttöön edistynein SPE-vesielektrolyysiteknologia, elektrolyyttinen hyötysuhde nousee 90 prosenttiin. Koska useimmat ydinvoimalat tällä hetkellä muuntavat lämpöä sähköksi vain noin 35 prosentin hyötysuhteella, veden elektrolyysistä tuotetun vedyn lopullinen kokonaishyötysuhde ydinenergiassa on vain 30 prosenttia.
Termokemiallinen vedyn tuotanto perustuu termokemialliseen kiertoon, jossa ydinreaktori yhdistetään termokemialliseen kiertoon perustuvaan vedyn tuotantolaitteeseen ja ydinreaktorin tarjoamaa korkeaa lämpötilaa käytetään lämmönlähteenä. Näin vesi katalysoi lämpöhajoamista 800–1000 °C:ssa vedyn ja hapen tuottamiseksi. Elektrolyyttiseen vesivedyn tuotantoon verrattuna termokemiallisen vedyn tuotannon hyötysuhde on korkeampi, kokonaishyötysuhteen odotetaan nousevan yli 50 %:iin ja kustannukset ovat alhaisemmat.
Julkaisun aika: 28. helmikuuta 2023