Que é a produción nuclear de hidróxeno?

A produción nuclear de hidróxeno considérase amplamente o método preferido para a produción de hidróxeno a grande escala, pero parece estar progresando lentamente. Entón, que é a produción nuclear de hidróxeno?

Produción nuclear de hidróxeno, é dicir, un reactor nuclear acoplado a un proceso avanzado de produción de hidróxeno para a produción en masa de hidróxeno. A produción de hidróxeno a partir da enerxía nuclear ten as vantaxes de non ter gases de efecto invernadoiro, ter auga como materia prima, ser de alta eficiencia e ter grande escala, polo que é unha solución importante para o subministro de hidróxeno a grande escala no futuro. Segundo as estimacións da OIEA, un pequeno reactor de 250 MW pode producir 50 toneladas de hidróxeno ao día mediante reaccións nucleares a alta temperatura.

O principio da produción de hidróxeno na enerxía nuclear é usar a calor xerada polo reactor nuclear como fonte de enerxía para a produción de hidróxeno e lograr unha produción de hidróxeno eficiente e a grande escala seleccionando a tecnoloxía axeitada. E reducir ou incluso eliminar as emisións de gases de efecto invernadoiro. O diagrama esquemático da produción de hidróxeno a partir da enerxía nuclear móstrase na figura.

Hai moitas maneiras de converter a enerxía nuclear en enerxía de hidróxeno, incluíndo a auga como materia prima mediante electrólise, ciclo termoquímico, produción de hidróxeno por electrólise de vapor a alta temperatura, sulfuro de hidróxeno como materia prima, produción de hidróxeno por craqueo, gas natural, carbón, biomasa como materias primas, produción de hidróxeno por pirólise, etc. Cando se usa auga como materia prima, todo o proceso de produción de hidróxeno non produce CO₂, o que basicamente pode eliminar as emisións de gases de efecto invernadoiro; a produción de hidróxeno a partir doutras fontes só reduce as emisións de carbono. Ademais, o uso de auga por electrólise nuclear é só unha simple combinación de xeración de enerxía nuclear e electrólise tradicional, que aínda pertence ao campo da xeración de enerxía nuclear e xeralmente non se considera unha verdadeira tecnoloxía de produción de hidróxeno nuclear. Polo tanto, o ciclo termoquímico con auga como materia prima, o uso total ou parcial da calor nuclear e a electrólise de vapor a alta temperatura considéranse representativos da dirección futura da tecnoloxía de produción de hidróxeno nuclear.

Na actualidade, existen dúas formas principais de produción de hidróxeno na enerxía nuclear: a produción de hidróxeno electrolítico en auga e a produción de hidróxeno termoquímico. Os reactores nucleares proporcionan enerxía eléctrica e enerxía térmica, respectivamente, para as dúas formas anteriores de produción de hidróxeno.

A electrólise da auga para producir hidróxeno consiste en usar enerxía nuclear para xerar electricidade e, a continuación, a través do dispositivo electrolítico de auga, descompoñer a auga en hidróxeno. A produción de hidróxeno mediante auga electrolítica é un método de produción de hidróxeno relativamente directo, pero a eficiencia da produción de hidróxeno deste método (55 % ~ 60 %) é baixa. Mesmo se se adopta a tecnoloxía de electrólise de auga SPE máis avanzada nos Estados Unidos, a eficiencia electrolítica aumenta ata o 90 %. Pero dado que a maioría das centrais nucleares actualmente só converten a calor en electricidade cunha eficiencia de arredor do 35 %, a eficiencia total final da produción de hidróxeno a partir da electrólise da auga na enerxía nuclear é só do 30 %.

A produción de hidróxeno termoquímico baséase nun ciclo termoquímico, que acopla un reactor nuclear cun dispositivo de produción de hidróxeno de ciclo termoquímico, utilizando a alta temperatura proporcionada polo reactor nuclear como fonte de calor, de xeito que a auga catalice a descomposición térmica a 800 ℃ a 1000 ℃, para producir hidróxeno e osíxeno. En comparación coa produción de hidróxeno por auga electrolítica, a eficiencia da produción de hidróxeno termoquímico é maior, espérase que a eficiencia total alcance máis do 50 %, o que supón un custo menor.