Proizvodnja vodika iz nuklearnih izvora općenito se smatra preferiranom metodom za proizvodnju vodika u velikim razmjerima, ali čini se da sporo napreduje. Dakle, što je proizvodnja vodika iz nuklearnih izvora?
Nuklearna proizvodnja vodika, odnosno nuklearni reaktor povezan s naprednim postupkom proizvodnje vodika, za masovnu proizvodnju vodika. Proizvodnja vodika iz nuklearne energije ima prednosti odsustva stakleničkih plinova, vode kao sirovine, visoke učinkovitosti i velikih razmjera, pa je važno rješenje za opskrbu vodikom velikih razmjera u budućnosti. Prema procjenama IAEA-e, mali reaktor od 250 MW može proizvesti 50 tona vodika dnevno korištenjem visokotemperaturnih nuklearnih reakcija.
Princip proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji je korištenje topline koju generira nuklearni reaktor kao izvora energije za proizvodnju vodika te ostvarivanje učinkovite i velike proizvodnje vodika odabirom odgovarajuće tehnologije. Također se smanjuju ili čak eliminiraju emisije stakleničkih plinova. Shematski dijagram proizvodnje vodika iz nuklearne energije prikazan je na slici.
Postoji mnogo načina za pretvorbu nuklearne energije u vodikovu energiju, uključujući vodu kao sirovinu elektrolizom, termokemijski ciklus, proizvodnju vodika elektrolizom pare na visokim temperaturama, sumporovodik kao sirovinu za proizvodnju vodika krekingom, prirodni plin, ugljen, biomasu kao sirovinu za proizvodnju vodika pirolizom itd. Kada se voda koristi kao sirovina, cijeli proces proizvodnje vodika ne proizvodi CO₂, što u osnovi može eliminirati emisije stakleničkih plinova; proizvodnja vodika iz drugih izvora samo smanjuje emisije ugljika. Osim toga, korištenje vode dobivene nuklearnom elektrolizom samo je jednostavna kombinacija proizvodnje nuklearne energije i tradicionalne elektrolize, koja još uvijek pripada području proizvodnje nuklearne energije i općenito se ne smatra pravom tehnologijom proizvodnje nuklearnog vodika. Stoga se termokemijski ciklus s vodom kao sirovinom, potpuno ili djelomično korištenje nuklearne topline i elektroliza pare na visokim temperaturama smatraju budućim smjerom tehnologije proizvodnje nuklearnog vodika.
Trenutno postoje dva glavna načina proizvodnje vodika u nuklearnoj energiji: elektrolitička proizvodnja vodika iz vode i termokemijska proizvodnja vodika. Nuklearni reaktori osiguravaju električnu energiju, odnosno toplinsku energiju za gore navedena dva načina proizvodnje vodika.
Elektroliza vode za proizvodnju vodika je korištenje nuklearne energije za proizvodnju električne energije, a zatim razgradnja vode u vodik putem uređaja za elektrolizu vode. Proizvodnja vodika elektrolizom vode relativno je izravna metoda proizvodnje vodika, ali učinkovitost proizvodnje vodika ovom metodom (55% ~ 60%) je niska. Čak i ako se u Sjedinjenim Državama usvoji najnaprednija SPE tehnologija elektrolize vode, učinkovitost elektrolize se povećava na 90%. No, budući da većina nuklearnih elektrana trenutno pretvara toplinu u električnu energiju s učinkovitošću od oko 35%, konačna ukupna učinkovitost proizvodnje vodika elektrolizom vode u nuklearnoj energiji iznosi samo 30%.
Termo-kemijska proizvodnja vodika temelji se na termo-kemijskom ciklusu, spajajući nuklearni reaktor s termo-kemijskim cikličkim uređajem za proizvodnju vodika, koristeći visoku temperaturu koju osigurava nuklearni reaktor kao izvor topline, tako da voda katalizira termičku razgradnju na 800 ℃ do 1000 ℃, čime se proizvode vodik i kisik. U usporedbi s elektrolitičkom proizvodnjom vodika iz vode, učinkovitost termo-kemijske proizvodnje vodika je veća, očekuje se da će ukupna učinkovitost doseći više od 50%, a troškovi su niži.
Vrijeme objave: 28. veljače 2023.