Apa itu produksi hidrogen nuklir?

Produksi hidrogen nuklir secara luas dianggap sebagai metode yang disukai untuk produksi hidrogen skala besar, tetapi tampaknya kemajuannya lambat. Jadi, apa itu produksi hidrogen nuklir?

Produksi hidrogen nuklir, yaitu reaktor nuklir yang dipadukan dengan proses produksi hidrogen canggih, untuk produksi massal hidrogen. Produksi hidrogen dari energi nuklir memiliki keunggulan tidak adanya gas rumah kaca, air sebagai bahan baku, efisiensi tinggi, dan skala besar, sehingga merupakan solusi penting untuk pasokan hidrogen skala besar di masa mendatang. Menurut perkiraan IAEA, reaktor kecil 250MW dapat menghasilkan 50 ton hidrogen per hari menggunakan reaksi nuklir suhu tinggi.

Prinsip produksi hidrogen dalam energi nuklir adalah menggunakan panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir sebagai sumber energi untuk produksi hidrogen, dan mewujudkan produksi hidrogen yang efisien dan berskala besar dengan memilih teknologi yang tepat. Serta mengurangi atau bahkan menghilangkan emisi gas rumah kaca. Diagram skematik produksi hidrogen dari energi nuklir ditunjukkan pada gambar.

Ada banyak cara untuk mengubah energi nuklir menjadi energi hidrogen, termasuk air sebagai bahan baku melalui elektrolisis, siklus termokimia, produksi hidrogen elektrolisis uap suhu tinggi, hidrogen sulfida sebagai bahan baku produksi hidrogen perengkahan, gas alam, batu bara, biomassa sebagai bahan baku produksi hidrogen pirolisis, dll. Saat menggunakan air sebagai bahan baku, seluruh proses produksi hidrogen tidak menghasilkan CO₂, yang pada dasarnya dapat menghilangkan emisi gas rumah kaca; Memproduksi hidrogen dari sumber lain hanya mengurangi emisi karbon. Selain itu, penggunaan air elektrolisis nuklir hanyalah kombinasi sederhana dari pembangkitan tenaga nuklir dan elektrolisis tradisional, yang masih termasuk dalam bidang pembangkitan tenaga nuklir dan umumnya tidak dianggap sebagai teknologi produksi hidrogen nuklir sejati. Oleh karena itu, siklus termokimia dengan air sebagai bahan baku, penggunaan panas nuklir penuh atau sebagian dan elektrolisis uap suhu tinggi dianggap mewakili arah masa depan teknologi produksi hidrogen nuklir.

Saat ini, terdapat dua cara utama produksi hidrogen dalam energi nuklir: produksi hidrogen air elektrolitik dan produksi hidrogen termokimia. Reaktor nuklir masing-masing menyediakan energi listrik dan energi panas untuk kedua cara produksi hidrogen di atas.

Elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen adalah dengan menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan listrik, dan kemudian melalui perangkat elektrolit air untuk menguraikan air menjadi hidrogen. Produksi hidrogen dengan air elektrolit adalah metode produksi hidrogen yang relatif langsung, tetapi efisiensi produksi hidrogen dari metode ini (55% ~ 60%) rendah, bahkan jika teknologi elektrolisis air SPE yang paling canggih diadopsi di Amerika Serikat, efisiensi elektrolit meningkat menjadi 90%. Tetapi karena sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini hanya mengubah panas menjadi listrik pada efisiensi sekitar 35%, total efisiensi akhir produksi hidrogen dari elektrolisis air dalam energi nuklir hanya 30%.

Produksi hidrogen termal-kimia didasarkan pada siklus termal-kimia, yang menggabungkan reaktor nuklir dengan perangkat produksi hidrogen siklus termal-kimia, menggunakan suhu tinggi yang disediakan oleh reaktor nuklir sebagai sumber panas, sehingga air mengkatalisis dekomposisi termal pada 800℃ hingga 1000℃, sehingga menghasilkan hidrogen dan oksigen. Dibandingkan dengan produksi hidrogen air elektrolit, efisiensi produksi hidrogen termokimia lebih tinggi, efisiensi total diharapkan mencapai lebih dari 50%, dan biayanya lebih rendah.