Apa itu produksi hidrogen nuklir?

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

Produksi hidrogen nuklir, yaitu reaktor nuklir yang digabungkan dengan proses produksi hidrogen canggih, untuk produksi hidrogen secara massal. Produksi hidrogen dari energi nuklir memiliki keunggulan tidak menghasilkan gas rumah kaca, menggunakan air sebagai bahan baku, efisiensi tinggi, dan skala besar, sehingga merupakan solusi penting untuk pasokan hidrogen skala besar di masa depan. 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 skematis 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 melalui elektrolisis uap suhu tinggi, hidrogen sulfida sebagai bahan baku untuk produksi hidrogen melalui perengkahan, gas alam, batubara, biomassa sebagai bahan baku untuk produksi hidrogen melalui pirolisis, dan lain-lain. Ketika menggunakan air sebagai bahan baku, seluruh proses produksi hidrogen tidak menghasilkan CO₂, yang pada dasarnya dapat menghilangkan emisi gas rumah kaca; produksi hidrogen dari sumber lain hanya mengurangi emisi karbon. Selain itu, penggunaan air hasil elektrolisis nuklir hanyalah kombinasi sederhana antara pembangkit listrik tenaga nuklir dan elektrolisis tradisional, yang masih termasuk dalam bidang pembangkit listrik 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 secara 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 melalui air elektrolitik dan produksi hidrogen termokimia. Reaktor nuklir menyediakan energi listrik dan energi panas masing-masing untuk kedua cara produksi hidrogen tersebut.

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

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