Jadrová výroba vodíka sa všeobecne považuje za preferovanú metódu pre veľkovýrobu vodíka, ale zdá sa, že napreduje pomaly. Čo je teda jadrová výroba vodíka?
Jadrová výroba vodíka, teda jadrový reaktor spojený s pokročilým procesom výroby vodíka, pre hromadnú výrobu vodíka. Výroba vodíka z jadrovej energie má výhody absencie skleníkových plynov, vody ako suroviny, vysokej účinnosti a veľkého rozsahu, takže je dôležitým riešením pre rozsiahle dodávky vodíka v budúcnosti. Podľa odhadov MAAE môže malý reaktor s výkonom 250 MW vyrobiť 50 ton vodíka denne pomocou vysokoteplotných jadrových reakcií.
Princíp výroby vodíka v jadrovej energii spočíva vo využití tepla generovaného jadrovým reaktorom ako zdroja energie na výrobu vodíka a v realizácii efektívnej a rozsiahlej výroby vodíka výberom vhodnej technológie. A v znížení alebo dokonca eliminácii emisií skleníkových plynov. Schematický diagram výroby vodíka z jadrovej energie je znázornený na obrázku.
Existuje mnoho spôsobov, ako premeniť jadrovú energiu na vodíkovú energiu, vrátane vody ako suroviny prostredníctvom elektrolýzy, termochemického cyklu, vysokoteplotnej parnej elektrolýzy na výrobu vodíka, sírovodíka ako suroviny na krakovanie vodíka, zemného plynu, uhlia, biomasy ako suroviny na pyrolýzu na výrobu vodíka atď. Pri použití vody ako suroviny celý proces výroby vodíka neprodukuje CO₂, čo môže v podstate eliminovať emisie skleníkových plynov; výroba vodíka z iných zdrojov iba znižuje emisie uhlíka. Okrem toho je použitie vody z jadrovej elektrolýzy len jednoduchou kombináciou výroby jadrovej energie a tradičnej elektrolýzy, ktorá stále patrí do oblasti výroby jadrovej energie a vo všeobecnosti sa nepovažuje za skutočnú jadrovú technológiu výroby vodíka. Preto sa termochemický cyklus s vodou ako surovinou, úplné alebo čiastočné využitie jadrového tepla a vysokoteplotná parná elektrolýza považujú za budúci smer technológie výroby jadrového vodíka.
V súčasnosti existujú dva hlavné spôsoby výroby vodíka v jadrovej energii: elektrolytická výroba vodíka a termochemická výroba vodíka. Jadrové reaktory poskytujú elektrickú energiu a tepelnú energiu pre tieto dva spôsoby výroby vodíka.
Elektrolýza vody na výrobu vodíka spočíva vo využití jadrovej energie na výrobu elektriny a následnom rozklade vody na vodík pomocou elektrolýzy vody. Výroba vodíka elektrolýzou vody je relatívne priamou metódou výroby vodíka, ale účinnosť výroby vodíka touto metódou (55 % ~ 60 %) je nízka. Aj keď sa v Spojených štátoch prijme najmodernejšia technológia elektrolýzy vody SPE, účinnosť elektrolýzy sa zvýši na 90 %. Keďže však väčšina jadrových elektrární v súčasnosti premieňa teplo na elektrinu iba s účinnosťou okolo 35 %, konečná celková účinnosť výroby vodíka z elektrolýzy vody v jadrovej energii je iba 30 %.
Termochemická výroba vodíka je založená na termochemickom cykle, ktorý zahŕňa prepojenie jadrového reaktora so zariadením na výrobu vodíka s termochemickým cyklom, pričom sa ako zdroj tepla využíva vysoká teplota jadrového reaktora, pričom voda katalyzuje tepelný rozklad pri teplote 800 ℃ až 1 000 ℃, čím sa vytvára vodík a kyslík. V porovnaní s elektrolytickou výrobou vodíka z vody je účinnosť termochemickej výroby vodíka vyššia, celková účinnosť sa očakáva viac ako 50 % a náklady sú nižšie.
Čas uverejnenia: 28. februára 2023