Producția de hidrogen nuclear este considerată pe scară largă metoda preferată pentru producerea de hidrogen la scară largă, dar se pare că progresează lent. Așadar, ce este producția de hidrogen nuclear?
Producția de hidrogen nuclear, adică un reactor nuclear cuplat cu un proces avansat de producție a hidrogenului, pentru producția în masă de hidrogen. Producția de hidrogen din energia nucleară are avantajele absenței gazelor cu efect de seră, a apei ca materie primă, a eficienței ridicate și a existenței la scară largă, fiind astfel o soluție importantă pentru furnizarea de hidrogen la scară largă în viitor. Conform estimărilor AIEA, un reactor mic de 250 MW poate produce 50 de tone de hidrogen pe zi folosind reacții nucleare la temperatură înaltă.
Principiul producției de hidrogen în energia nucleară este de a utiliza căldura generată de reactorul nuclear ca sursă de energie pentru producerea de hidrogen și de a realiza o producție eficientă și la scară largă de hidrogen prin selectarea tehnologiei adecvate. Și de a reduce sau chiar elimina emisiile de gaze cu efect de seră. Diagrama schematică a producției de hidrogen din energia nucleară este prezentată în figură.
Există numeroase modalități de a converti energia nucleară în energie bazată pe hidrogen, inclusiv apa ca materie primă prin electroliză, ciclu termochimic, electroliza cu abur la temperatură înaltă, producerea de hidrogen, hidrogen sulfurat ca materie primă, cracarea producției de hidrogen, gaze naturale, cărbune, biomasă ca materii prime, piroliza producției de hidrogen etc. Atunci când se utilizează apa ca materie primă, întregul proces de producție a hidrogenului nu produce CO₂, ceea ce poate elimina practic emisiile de gaze cu efect de seră; producerea de hidrogen din alte surse doar reduce emisiile de carbon. În plus, utilizarea apei din electroliza nucleară este doar o simplă combinație între generarea de energie nucleară și electroliza tradițională, care încă aparține domeniului generării de energie nucleară și, în general, nu este considerată o adevărată tehnologie de producție a hidrogenului nuclear. Prin urmare, ciclul termochimic cu apa ca materie primă, utilizarea totală sau parțială a căldurii nucleare și electroliza cu abur la temperatură înaltă sunt considerate a reprezenta direcția viitoare a tehnologiei de producție a hidrogenului nuclear.
În prezent, există două metode principale de producere a hidrogenului în energia nucleară: producerea electrolitică a hidrogenului în apă și producerea termochimică a hidrogenului. Reactoarele nucleare furnizează energie electrică, respectiv energie termică pentru cele două metode de producere a hidrogenului menționate mai sus.
Electroliza apei pentru producerea de hidrogen constă în utilizarea energiei nucleare pentru generarea de electricitate, iar apoi, prin intermediul unui dispozitiv electrolitic al apei, descompunerea apei în hidrogen. Producerea de hidrogen prin electroliza apei este o metodă relativ directă de producere a hidrogenului, dar eficiența producției de hidrogen prin această metodă (55% ~ 60%) este scăzută. Chiar dacă în Statele Unite este adoptată cea mai avansată tehnologie de electroliză a apei SPE, eficiența electrolitică este crescută la 90%. Însă, deoarece majoritatea centralelor nucleare transformă în prezent căldura în electricitate doar cu o eficiență de aproximativ 35%, eficiența totală finală a producției de hidrogen din electroliza apei în energia nucleară este de doar 30%.
Producerea de hidrogen termo-chimic se bazează pe ciclul termo-chimic, cuplând un reactor nuclear cu un dispozitiv de producție a hidrogenului cu ciclu termo-chimic, utilizând temperatura ridicată furnizată de reactorul nuclear ca sursă de căldură, astfel încât apa catalizează descompunerea termică la 800℃ până la 1000℃, pentru a produce hidrogen și oxigen. Comparativ cu producția de hidrogen electrolitic cu apă, eficiența producției de hidrogen termochimic este mai mare, eficiența totală fiind așteptată să depășească 50%, iar costul este mai mic.
Data publicării: 28 februarie 2023