การผลิตไฮโดรเจนด้วยนิวเคลียร์ถือเป็นวิธีที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก แต่ดูเหมือนว่าวิธีนี้จะค่อยๆ พัฒนาไปอย่างช้าๆ แล้วการผลิตไฮโดรเจนด้วยนิวเคลียร์คืออะไร?
การผลิตไฮโดรเจนด้วยนิวเคลียร์ คือ การใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ร่วมกับกระบวนการผลิตไฮโดรเจนขั้นสูง เพื่อผลิตไฮโดรเจนจำนวนมาก การผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานนิวเคลียร์มีข้อดีคือไม่มีก๊าซเรือนกระจก ไม่มีน้ำเป็นวัตถุดิบ มีประสิทธิภาพสูง และผลิตในปริมาณมาก จึงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่สำคัญสำหรับการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมากในอนาคต ตามการประมาณการของ IAEA เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก 250 เมกะวัตต์สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ 50 ตันต่อวันโดยใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์อุณหภูมิสูง
หลักการผลิตไฮโดรเจนในพลังงานนิวเคลียร์ คือ การใช้ความร้อนที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตไฮโดรเจน และการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมากอย่างมีประสิทธิภาพด้วยการเลือกใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสม และลดหรือขจัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แผนภาพการผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานนิวเคลียร์แสดงไว้ในรูปภาพ
มีหลายวิธีในการแปลงพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานไฮโดรเจน รวมถึงน้ำเป็นวัตถุดิบผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส วงจรเทอร์โมเคมี การผลิตไฮโดรเจนด้วยอิเล็กโทรไลซิสด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูง ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นวัตถุดิบในการผลิตไฮโดรเจนที่แตกตัว ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน ชีวมวลเป็นวัตถุดิบในการผลิตไฮโดรเจนด้วยไพโรไลซิส เป็นต้น เมื่อใช้น้ำเป็นวัตถุดิบ กระบวนการผลิตไฮโดรเจนทั้งหมดจะไม่ผลิต CO₂ ซึ่งสามารถขจัดก๊าซเรือนกระจกได้ การผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งอื่นช่วยลดการปล่อยคาร์บอนเท่านั้น นอกจากนี้ การใช้น้ำอิเล็กโทรไลซิสนิวเคลียร์เป็นเพียงการผสมผสานอย่างง่าย ๆ ระหว่างการผลิตพลังงานนิวเคลียร์และอิเล็กโทรไลซิสแบบดั้งเดิม ซึ่งยังคงอยู่ในสาขาการผลิตพลังงานนิวเคลียร์และโดยทั่วไปไม่ถือเป็นเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนนิวเคลียร์ที่แท้จริง ดังนั้น วงจรเทอร์โมเคมีที่มีน้ำเป็นวัตถุดิบ การใช้ความร้อนนิวเคลียร์ทั้งหมดหรือบางส่วน และอิเล็กโทรไลซิสด้วยไอน้ำอุณหภูมิสูง จึงถือเป็นแนวทางในอนาคตของเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนนิวเคลียร์
ปัจจุบันมีวิธีการผลิตไฮโดรเจนในพลังงานนิวเคลียร์อยู่ 2 วิธีหลัก ได้แก่ การผลิตไฮโดรเจนในน้ำด้วยไฟฟ้าและการผลิตไฮโดรเจนด้วยความร้อน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้พลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนตามลำดับสำหรับวิธีการผลิตไฮโดรเจน 2 วิธีข้างต้น
การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจนคือการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า จากนั้นจึงสลายน้ำให้เป็นไฮโดรเจนผ่านอุปกรณ์อิเล็กโทรไลต์น้ำ การผลิตไฮโดรเจนโดยใช้น้ำอิเล็กโทรไลต์เป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนโดยตรง แต่ประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจนของวิธีนี้ (55% ~ 60%) ต่ำ แม้ว่าจะใช้เทคโนโลยีอิเล็กโทรไลต์น้ำ SPE ที่ทันสมัยที่สุดในสหรัฐอเมริกา แต่ประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นเป็น 90% แต่เนื่องจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าได้เพียงประมาณ 35% ประสิทธิภาพรวมขั้นสุดท้ายของการผลิตไฮโดรเจนจากอิเล็กโทรไลต์น้ำในพลังงานนิวเคลียร์จึงอยู่ที่เพียง 30% เท่านั้น
การผลิตไฮโดรเจนด้วยความร้อนเคมีนั้นขึ้นอยู่กับวงจรความร้อนเคมี โดยการจับคู่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กับอุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจนด้วยวงจรความร้อนเคมี โดยใช้ความร้อนสูงที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้มาเป็นแหล่งความร้อน ทำให้น้ำเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 800℃ ถึง 1,000℃ เพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจน เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตไฮโดรเจนด้วยน้ำอิเล็กโทรไลต์ ประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจนด้วยความร้อนเคมีนั้นสูงกว่า โดยคาดว่าประสิทธิภาพโดยรวมจะสูงถึงมากกว่า 50% และมีต้นทุนที่ต่ำกว่า
เวลาโพสต์ : 28 ก.พ. 2566