Kjernebasert hydrogenproduksjon anses av mange som den foretrukne metoden for storskala hydrogenproduksjon, men det ser ut til at det går sakte. Så, hva er kjernebasert hydrogenproduksjon?
Kjernekraftproduksjon av hydrogen, det vil si en kjernereaktor kombinert med en avansert hydrogenproduksjonsprosess, for masseproduksjon av hydrogen. Hydrogenproduksjon fra kjernekraft har fordelene med ingen klimagasser, vann som råmateriale, høy effektivitet og storskala, så det er en viktig løsning for storskala hydrogenforsyning i fremtiden. Ifølge IAEA-estimater kan en liten reaktor på 250 MW produsere 50 tonn hydrogen per dag ved hjelp av kjernefysiske reaksjoner ved høy temperatur.
Prinsippet bak hydrogenproduksjon i kjernekraft er å bruke varmen som genereres av kjernereaktorer som energikilde for hydrogenproduksjon, og å realisere effektiv og storskala hydrogenproduksjon ved å velge passende teknologi. Og å redusere eller til og med eliminere klimagassutslipp. Det skjematiske diagrammet for hydrogenproduksjon fra kjernekraft er vist i figuren.
Det finnes mange måter å omdanne kjernekraft til hydrogenenergi på, inkludert vann som råmateriale gjennom elektrolyse, termokjemisk syklus, høytemperaturdampelektrolyse, hydrogenproduksjon, hydrogensulfid som råmateriale, krakking av hydrogenproduksjon, naturgass, kull, biomasse som råmateriale, pyrolyse, hydrogenproduksjon, osv. Når man bruker vann som råmateriale, produserer ikke hele hydrogenproduksjonsprosessen CO₂, noe som i utgangspunktet kan eliminere klimagassutslipp. Produksjon av hydrogen fra andre kilder reduserer bare karbonutslipp. I tillegg er bruk av kjernekraftelektrolysevann bare en enkel kombinasjon av kjernekraftproduksjon og tradisjonell elektrolyse, som fortsatt tilhører feltet kjernekraftproduksjon og generelt ikke anses som en ekte kjernekraftproduksjonsteknologi for hydrogen. Derfor anses den termokjemiske syklusen med vann som råmateriale, full eller delvis bruk av kjernekraftvarme og høytemperaturdampelektrolyse å representere den fremtidige retningen for kjernekraftproduksjonsteknologi for hydrogen.
For tiden finnes det to hovedmåter for hydrogenproduksjon i kjernekraft: elektrolytisk vannproduksjon med hydrogen og termokjemisk hydrogenproduksjon. Kjernereaktorer leverer henholdsvis elektrisk energi og varmeenergi til de to ovennevnte måtene for hydrogenproduksjon.
Elektrolyse av vann for å produsere hydrogen er å bruke kjernekraft til å generere elektrisitet, og deretter gjennom en vannelektrolyseenhet for å dekomponere vann til hydrogen. Hydrogenproduksjon ved hjelp av vannelektrolyse er en relativt direkte hydrogenproduksjonsmetode, men hydrogenproduksjonseffektiviteten til denne metoden (55 % ~ 60 %) er lav. Selv om den mest avanserte SPE-vannelektrolyseteknologien tas i bruk i USA, økes elektrolyseeffektiviteten til 90 %. Men siden de fleste kjernekraftverk for tiden bare omdanner varme til elektrisitet med rundt 35 % effektivitet, er den endelige totale effektiviteten til hydrogenproduksjon fra vannelektrolyse i kjernekraft bare 30 %.
Termisk-kjemisk hydrogenproduksjon er basert på en termisk-kjemisk syklus, der en kjernereaktor kobles til en termisk-kjemisk syklus hydrogenproduksjonsenhet, og den høye temperaturen fra kjernereaktoren brukes som varmekilde, slik at vann katalyserer termisk nedbrytning ved 800℃ til 1000℃, for å produsere hydrogen og oksygen. Sammenlignet med elektrolytisk vannhydrogenproduksjon er effektiviteten til termokjemisk hydrogenproduksjon høyere, den totale effektiviteten forventes å nå mer enn 50 %, og kostnaden er lavere.
Publisert: 28. feb. 2023