પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન શું છે?

મોટા પાયે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનને વ્યાપકપણે પસંદગીની પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે, પરંતુ તે ધીમે ધીમે આગળ વધી રહ્યું હોય તેવું લાગે છે. તો, પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન શું છે?

પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, એટલે કે, પરમાણુ રિએક્ટર, હાઇડ્રોજનના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે અદ્યતન હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પ્રક્રિયા સાથે જોડાયેલું. પરમાણુ ઉર્જામાંથી હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનમાં ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ ન હોવા, કાચા માલ તરીકે પાણી, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને મોટા પાયે હોવાના ફાયદા છે, તેથી ભવિષ્યમાં મોટા પાયે હાઇડ્રોજન પુરવઠા માટે તે એક મહત્વપૂર્ણ ઉકેલ છે. IAEA ના અંદાજ મુજબ, 250MW નું નાનું રિએક્ટર ઉચ્ચ તાપમાન પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને દરરોજ 50 ટન હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

પરમાણુ ઊર્જામાં હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનનો સિદ્ધાંત એ છે કે પરમાણુ રિએક્ટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીનો ઉપયોગ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે કરવો, અને યોગ્ય ટેકનોલોજી પસંદ કરીને કાર્યક્ષમ અને મોટા પાયે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન કરવું. અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન ઘટાડવું અથવા તો દૂર કરવું. પરમાણુ ઊર્જામાંથી હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનનો યોજનાકીય આકૃતિ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યો છે.

પરમાણુ ઉર્જાને હાઇડ્રોજન ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાની ઘણી રીતો છે, જેમાં વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા પાણીને કાચા માલ તરીકે રૂપાંતરિત કરવાની ઘણી રીતો છે, થર્મોકેમિકલ ચક્ર, ઉચ્ચ તાપમાન વરાળ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, કાચા માલ તરીકે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડને ક્રેકીંગ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, કુદરતી ગેસ, કોલસો, કાચા માલ તરીકે બાયોમાસ પાયરોલિસિસ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન, વગેરે. કાચા માલ તરીકે પાણીનો ઉપયોગ કરતી વખતે, સમગ્ર હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પ્રક્રિયા CO₂ ઉત્પન્ન કરતી નથી, જે મૂળભૂત રીતે ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જનને દૂર કરી શકે છે; અન્ય સ્ત્રોતોમાંથી હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરવાથી ફક્ત કાર્બન ઉત્સર્જન ઓછું થાય છે. વધુમાં, પરમાણુ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ પાણીનો ઉપયોગ પરમાણુ ઉર્જા ઉત્પાદન અને પરંપરાગત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનું એક સરળ સંયોજન છે, જે હજુ પણ પરમાણુ ઉર્જા ઉત્પાદનના ક્ષેત્ર સાથે સંબંધિત છે અને સામાન્ય રીતે તેને સાચી પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન તકનીક તરીકે ગણવામાં આવતી નથી. તેથી, કાચા માલ તરીકે પાણી સાથે થર્મોકેમિકલ ચક્ર, પરમાણુ ગરમીનો સંપૂર્ણ અથવા આંશિક ઉપયોગ અને ઉચ્ચ તાપમાન વરાળ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને પરમાણુ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન તકનીકની ભાવિ દિશાનું પ્રતિનિધિત્વ માનવામાં આવે છે.

હાલમાં, પરમાણુ ઊર્જામાં હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનના બે મુખ્ય રસ્તાઓ છે: ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પાણી હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને થર્મોકેમિકલ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન. પરમાણુ રિએક્ટર હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનના ઉપરોક્ત બે રસ્તાઓ માટે અનુક્રમે વિદ્યુત ઊર્જા અને ગરમી ઊર્જા પૂરી પાડે છે.

હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એટલે પરમાણુ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને વીજળી ઉત્પન્ન કરવી, અને પછી પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન ઉપકરણ દ્વારા પાણીને હાઇડ્રોજનમાં વિઘટિત કરવું. ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પાણી દ્વારા હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પ્રમાણમાં સીધી હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પદ્ધતિ છે, પરંતુ આ પદ્ધતિની હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા (55% ~ 60%) ઓછી છે, જો યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં સૌથી અદ્યતન SPE પાણી વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ તકનીક અપનાવવામાં આવે તો પણ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કાર્યક્ષમતા 90% સુધી વધી જાય છે. પરંતુ મોટાભાગના પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ હાલમાં ફક્ત 35% કાર્યક્ષમતા પર ગરમીને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે, તેથી પરમાણુ ઉર્જામાં પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાંથી હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનની અંતિમ કુલ કાર્યક્ષમતા માત્ર 30% છે.

થર્મલ-કેમિકલ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન થર્મલ-કેમિકલ ચક્ર પર આધારિત છે, જે પરમાણુ રિએક્ટરને થર્મલ-કેમિકલ ચક્ર હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન ઉપકરણ સાથે જોડે છે, પરમાણુ રિએક્ટર દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા ઉચ્ચ તાપમાનનો ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરે છે, જેથી પાણી 800℃ થી 1000℃ પર થર્મલ વિઘટનને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જેથી હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન ઉત્પન્ન થાય. ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વોટર હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનની તુલનામાં, થર્મો કેમિકલ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા વધારે છે, કુલ કાર્યક્ષમતા 50% થી વધુ સુધી પહોંચવાની અપેક્ષા છે, ખર્ચ ઓછો છે.