Что такое ядерное производство водорода?

Ядерное производство водорода широко считается предпочтительным методом крупномасштабного производства водорода, но, похоже, он развивается медленно.Итак, что такое ядерное производство водорода?

Ядерное производство водорода, то есть ядерный реактор в сочетании с передовым процессом производства водорода для массового производства водорода.Производство водорода с помощью ядерной энергии имеет преимущества отсутствия парниковых газов, воды в качестве сырья, высокой эффективности и больших масштабов, поэтому это важное решение для крупномасштабного снабжения водородом в будущем.По оценкам МАГАТЭ, небольшой реактор мощностью 250 МВт может производить 50 тонн водорода в сутки с использованием высокотемпературных ядерных реакций.

Принцип производства водорода в ядерной энергетике заключается в использовании тепла, вырабатываемого ядерным реактором, в качестве источника энергии для производства водорода, а также в реализации эффективного и крупномасштабного производства водорода путем выбора соответствующей технологии.И сократить или даже полностью исключить выбросы парниковых газов.Принципиальная схема производства водорода из атомной энергии представлена ​​на рисунке.

Существует множество способов преобразования ядерной энергии в энергию водорода, в том числе вода в качестве сырья посредством электролиза, термохимический цикл, производство водорода при высокотемпературном паровом электролизе, сероводород в качестве сырья для крекинга производства водорода, природный газ, уголь, биомасса в качестве сырья для пиролиза водорода. производство и др.При использовании воды в качестве сырья весь процесс производства водорода не производит CO2, что может в основном устранить выбросы парниковых газов;Производство водорода из других источников только снижает выбросы углерода.Кроме того, использование воды для ядерного электролиза представляет собой простое сочетание производства ядерной энергии и традиционного электролиза, который до сих пор относится к области производства ядерной энергии и обычно не рассматривается как настоящая технология производства атомного водорода.Таким образом, термохимический цикл с использованием воды в качестве сырья, полное или частичное использование тепла ядер и высокотемпературный паровой электролиз считаются перспективным направлением ядерной технологии производства водорода.

В настоящее время существует два основных способа получения водорода в атомной энергетике: электролитическое производство водорода и термохимическое производство водорода. Ядерные реакторы обеспечивают электрическую и тепловую энергию соответственно для двух указанных выше способов производства водорода.

Электролиз воды для производства водорода заключается в использовании ядерной энергии для выработки электроэнергии, а затем с помощью водяного электролитического устройства для разложения воды на водород.Производство водорода с помощью электролитической воды является относительно прямым методом производства водорода, но эффективность производства водорода этим методом (55% ~ 60%) низка, даже если в Соединенных Штатах будет принята самая передовая технология электролиза воды SPE, электролитическая эффективность увеличивается до 90%.Но поскольку большинство атомных электростанций в настоящее время преобразуют тепло в электричество только с эффективностью около 35%, конечная общая эффективность производства водорода из электролиза воды в ядерной энергетике составляет всего 30%.

Термохимическое производство водорода основано на термическо-химическом цикле, соединяющем ядерный реактор с устройством для производства водорода термическо-химического цикла, используя высокую температуру, обеспечиваемую ядерным реактором, в качестве источника тепла, так что вода катализирует термическое разложение при температуре 800°С. до 1000, чтобы произвести водород и кислород.По сравнению с производством водорода с помощью электролитической воды эффективность термохимического производства водорода выше, ожидается, что общая эффективность достигнет более 50%, а стоимость ниже.