Uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia ni nini?

Uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia unachukuliwa sana kuwa njia inayopendelewa kwa uzalishaji mkubwa wa hidrojeni, lakini inaonekana inaendelea polepole. Kwa hivyo, uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia ni nini?

Uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia, yaani, mtambo wa nyuklia pamoja na mchakato wa juu wa uzalishaji wa hidrojeni, kwa ajili ya uzalishaji wa hidrojeni kwa wingi. Uzalishaji wa hidrojeni kutoka kwa nishati ya nyuklia una faida za kutokuwa na gesi chafu, maji kama malighafi, ufanisi mkubwa na kiwango kikubwa, kwa hivyo ni suluhisho muhimu kwa usambazaji mkubwa wa hidrojeni katika siku zijazo. Kulingana na makadirio ya IAEA, mtambo mdogo wa 250MW unaweza kutoa tani 50 za hidrojeni kwa siku kwa kutumia athari za nyuklia zenye joto la juu.

Kanuni ya uzalishaji wa hidrojeni katika nishati ya nyuklia ni kutumia joto linalozalishwa na kianzio cha nyuklia kama chanzo cha nishati kwa ajili ya uzalishaji wa hidrojeni, na kufikia uzalishaji wa hidrojeni wenye ufanisi na mkubwa kwa kuchagua teknolojia inayofaa. Na kupunguza au hata kuondoa uzalishaji wa gesi chafu. Mchoro wa kimchoro wa uzalishaji wa hidrojeni kutoka kwa nishati ya nyuklia umeonyeshwa kwenye mchoro.

Kuna njia nyingi za kubadilisha nishati ya nyuklia kuwa nishati ya hidrojeni, ikiwa ni pamoja na maji kama malighafi kupitia elektrolisisi, mzunguko wa jotokemikali, elektrolisisi ya mvuke yenye joto kali uzalishaji wa hidrojeni, sulfidi ya hidrojeni kama malighafi ya kupasuka kwa uzalishaji wa hidrojeni, gesi asilia, makaa ya mawe, biomasi kama malighafi uzalishaji wa hidrojeni ya pyrolisisi, n.k. Unapotumia maji kama malighafi, mchakato mzima wa uzalishaji wa hidrojeni hauzalishi CO₂, ambayo kimsingi inaweza kuondoa uzalishaji wa gesi chafu; Kuzalisha hidrojeni kutoka vyanzo vingine hupunguza tu uzalishaji wa kaboni. Kwa kuongezea, matumizi ya maji ya elektrolisisi ya nyuklia ni mchanganyiko rahisi wa uzalishaji wa nishati ya nyuklia na elektrolisisi ya jadi, ambayo bado ni ya uwanja wa uzalishaji wa nishati ya nyuklia na kwa ujumla haichukuliwi kama teknolojia halisi ya uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia. Kwa hivyo, mzunguko wa jotokemikali na maji kama malighafi, matumizi kamili au sehemu ya joto la nyuklia na elektrolisisi ya mvuke yenye joto kali huchukuliwa kuwakilisha mwelekeo wa baadaye wa teknolojia ya uzalishaji wa hidrojeni ya nyuklia.

Kwa sasa, kuna njia mbili kuu za uzalishaji wa hidrojeni katika nishati ya nyuklia: uzalishaji wa hidrojeni ya maji ya elektroliti na uzalishaji wa hidrojeni ya jotokemikali. Vinu vya nyuklia hutoa nishati ya umeme na nishati ya joto mtawalia kwa njia mbili zilizo hapo juu za uzalishaji wa hidrojeni.

Usafishaji wa maji kwa kutumia elektroliti ili kutoa hidrojeni ni kutumia nishati ya nyuklia kutengeneza umeme, na kisha kupitia kifaa cha elektroliti cha maji kutenganisha maji kuwa hidrojeni. Uzalishaji wa hidrojeni kwa kutumia maji ya elektroliti ni njia ya moja kwa moja ya uzalishaji wa hidrojeni, lakini ufanisi wa uzalishaji wa hidrojeni wa njia hii (55% ~ 60%) ni mdogo, hata kama teknolojia ya hali ya juu zaidi ya umeme wa maji ya SPE itatumika nchini Marekani, ufanisi wa elektroliti huongezeka hadi 90%. Lakini kwa kuwa mitambo mingi ya nguvu za nyuklia kwa sasa hubadilisha joto kuwa umeme kwa takriban 35% tu, ufanisi wa mwisho wa uzalishaji wa hidrojeni kutoka kwa elektroliti ya maji katika nishati ya nyuklia ni 30% tu.

Uzalishaji wa hidrojeni ya kemikali ya joto hutegemea mzunguko wa kemikali ya joto, ukiunganisha mtambo wa nyuklia na kifaa cha uzalishaji wa hidrojeni ya mzunguko wa joto-kemikali, kwa kutumia halijoto ya juu inayotolewa na mtambo wa nyuklia kama chanzo cha joto, ili maji yachochee mtengano wa joto kwa nyuzi joto 800 hadi 1000, ili kutoa hidrojeni na oksijeni. Ikilinganishwa na uzalishaji wa hidrojeni ya maji ya elektroliti, ufanisi wa uzalishaji wa hidrojeni ya kemikali ya joto ni wa juu zaidi, ufanisi wa jumla unatarajiwa kufikia zaidi ya 50%, gharama ni ya chini.