Produkcja wodoru jądrowego jest powszechnie uważana za preferowaną metodę produkcji wodoru na dużą skalę, ale wydaje się, że postępuje powoli. Czym więc jest produkcja wodoru jądrowego?
Produkcja wodoru jądrowego, czyli reaktor jądrowy połączony z zaawansowanym procesem produkcji wodoru, do masowej produkcji wodoru. Produkcja wodoru z energii jądrowej ma zalety braku gazów cieplarnianych, wody jako surowca, wysokiej wydajności i dużej skali, więc jest to ważne rozwiązanie dla dostaw wodoru na dużą skalę w przyszłości. Według szacunków IAEA mały reaktor o mocy 250 MW może produkować 50 ton wodoru dziennie, wykorzystując reakcje jądrowe w wysokiej temperaturze.
Zasada produkcji wodoru w energetyce jądrowej polega na wykorzystaniu ciepła wytwarzanego przez reaktor jądrowy jako źródła energii do produkcji wodoru i realizacji wydajnej i masowej produkcji wodoru poprzez wybór odpowiedniej technologii. I zredukowanie lub nawet wyeliminowanie emisji gazów cieplarnianych. Schematyczny diagram produkcji wodoru z energii jądrowej pokazano na rysunku.
Istnieje wiele sposobów na przekształcenie energii jądrowej w energię wodorową, w tym woda jako surowiec poprzez elektrolizę, cykl termochemiczny, wysokotemperaturową elektrolizę parową, produkcję wodoru, siarkowodór jako surowiec, kraking produkcji wodoru, gaz ziemny, węgiel, biomasa jako surowce, piroliza produkcji wodoru itp. Podczas stosowania wody jako surowca, cały proces produkcji wodoru nie wytwarza CO₂, co może zasadniczo wyeliminować emisję gazów cieplarnianych; Produkcja wodoru z innych źródeł jedynie zmniejsza emisję dwutlenku węgla. Ponadto wykorzystanie wody z elektrolizy jądrowej jest po prostu prostym połączeniem wytwarzania energii jądrowej i tradycyjnej elektrolizy, która nadal należy do dziedziny wytwarzania energii jądrowej i ogólnie nie jest uważana za prawdziwą technologię produkcji wodoru jądrowego. Dlatego cykl termochemiczny z wodą jako surowcem, pełne lub częściowe wykorzystanie ciepła jądrowego i wysokotemperaturowa elektroliza parowa są uważane za przyszły kierunek technologii produkcji wodoru jądrowego.
Obecnie istnieją dwa główne sposoby produkcji wodoru w energetyce jądrowej: produkcja wodoru metodą elektrolityczną i produkcja wodoru metodą termochemiczną. Reaktory jądrowe dostarczają odpowiednio energię elektryczną i energię cieplną dla dwóch powyższych sposobów produkcji wodoru.
Elektroliza wody w celu wytworzenia wodoru polega na wykorzystaniu energii jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej, a następnie rozłożeniu wody na wodór za pomocą urządzenia elektrolitycznego. Produkcja wodoru za pomocą wody elektrolitycznej jest stosunkowo bezpośrednią metodą produkcji wodoru, ale wydajność produkcji wodoru tą metodą (55% ~ 60%) jest niska, nawet jeśli w Stanach Zjednoczonych zostanie przyjęta najbardziej zaawansowana technologia elektrolizy wody SPE, wydajność elektrolityczna wzrasta do 90%. Ale ponieważ większość elektrowni jądrowych obecnie przekształca ciepło na energię elektryczną tylko przy wydajności około 35%, ostateczna całkowita wydajność produkcji wodoru z elektrolizy wody w energetyce jądrowej wynosi tylko 30%.
Produkcja wodoru metodą cieplno-chemiczną opiera się na cyklu cieplno-chemicznym, łącząc reaktor jądrowy z urządzeniem do produkcji wodoru metodą cieplno-chemiczną, wykorzystując wysoką temperaturę dostarczaną przez reaktor jądrowy jako źródło ciepła, tak aby woda katalizowała rozkład termiczny w temperaturze od 800℃ do 1000℃, w celu wytworzenia wodoru i tlenu. W porównaniu z produkcją wodoru metodą elektrolityczną, wydajność produkcji wodoru metodą cieplno-chemiczną jest wyższa, całkowita wydajność ma osiągnąć ponad 50%, koszt jest niższy.
Czas publikacji: 28-02-2023