Kjarnorkuframleiðsla vetnis er almennt talin vera kjörin aðferð til stórfelldrar vetnisframleiðslu, en hún virðist vera að þróast hægt. Hvað er þá kjarnorkuframleiðsla vetnis?
Kjarnorkuframleiðsla vetnis, þ.e. kjarnaofn ásamt háþróaðri vetnisframleiðsluaðferð, fyrir fjöldaframleiðslu vetnis. Vetnisframleiðsla með kjarnorku hefur þá kosti að vera án gróðurhúsalofttegunda, vatn er hráefni, mikil afköst og stórfelld, þannig að það er mikilvæg lausn fyrir stórfellda vetnisframleiðslu í framtíðinni. Samkvæmt mati Alþjóðakjarnorkumálastofnunarinnar (IAEA) getur lítill 250 MW ofn framleitt 50 tonn af vetni á dag með háhita kjarnorkuviðbrögðum.
Meginreglan á bak við vetnisframleiðslu í kjarnorku er að nota varmann sem myndast í kjarnorkuofni sem orkugjafa fyrir vetnisframleiðslu og að ná fram skilvirkri og stórfelldri vetnisframleiðslu með því að velja viðeigandi tækni. Og draga úr eða jafnvel útrýma losun gróðurhúsalofttegunda. Skýringarmynd af vetnisframleiðslu úr kjarnorku er sýnd á myndinni.
Það eru margar leiðir til að umbreyta kjarnorku í vetnisorku, þar á meðal með vatni sem hráefni með rafgreiningu, varmaefnafræðilegri hringrás, gufurafgreiningu við háan hita, vetnissúlfíð sem hráefni til vetnisframleiðslu með sprungu, jarðgasi, kolum, lífmassa sem hráefni til vetnisframleiðslu með brennslu o.s.frv. Þegar vatn er notað sem hráefni framleiðir allt vetnisframleiðsluferlið ekki CO₂, sem getur í grundvallaratriðum útrýmt losun gróðurhúsalofttegunda; framleiðsla vetnis úr öðrum uppsprettum dregur aðeins úr kolefnislosun. Að auki er notkun kjarnorkurafgreiningarvatns einfaldlega einföld samsetning af kjarnorkuframleiðslu og hefðbundinni rafgreiningu, sem tilheyrir enn sviði kjarnorkuframleiðslu og er almennt ekki talin sönn kjarnorkuvetnisframleiðslutækni. Þess vegna eru varmaefnafræðileg hringrás með vatni sem hráefni, full eða að hluta til notkun kjarnorkuvarma og gufurafgreining við háan hita talin vera framtíðarstefna kjarnorkuvetnisframleiðslutækni.
Eins og er eru tvær meginleiðir til vetnisframleiðslu í kjarnorku: rafgreiningar á vatnsvetni og varmaefnafræðileg framleiðsla á vetni. Kjarnorkuofnar framleiða raforku og varmaorku, talið í sömu röð, fyrir ofangreindar tvær leiðir til vetnisframleiðslu.
Rafgreining vatns til að framleiða vetni er að nota kjarnorku til að framleiða rafmagn og síðan brjóta vatn niður í vetni með vatnsrafgreiningartækjum. Vetnisframleiðsla með rafgreiningu vatns er tiltölulega bein vetnisframleiðsluaðferð, en vetnisframleiðslunýtni þessarar aðferðar (55% ~ 60%) er lág, jafnvel þótt háþróaðasta SPE vatnsrafgreiningartæknin sé tekin upp í Bandaríkjunum, eykst rafgreiningarnýtnin í 90%. En þar sem flestar kjarnorkuver umbreyta nú aðeins varma í rafmagn með um 35% nýtni, er loka heildarnýtni vetnisframleiðslu úr vatnsrafgreiningu í kjarnorku aðeins 30%.
Varmaefnafræðileg vetnisframleiðsla byggist á varmaefnafræðilegri hringrás þar sem kjarnaofn er tengdur við vetnisframleiðslutæki með varmaefnafræðilegri hringrás. Háhitastig kjarnaofnsins er notað sem varmagjafi, þannig að vatn hvatar varmabrot við 800°C til 1000°C og framleiðir vetni og súrefni. Í samanburði við rafgreiningarvatnsvetnisframleiðslu er skilvirkni varmaefnafræðilegrar vetnisframleiðslu hærri, heildarnýtnin er væntanlega meira en 50% og kostnaðurinn er lægri.
Birtingartími: 28. febrúar 2023