Τι είναι η παραγωγή πυρηνικού υδρογόνου;

Η πυρηνική παραγωγή υδρογόνου θεωρείται ευρέως η προτιμώμενη μέθοδος για μεγάλης κλίμακας παραγωγή υδρογόνου, αλλά φαίνεται να προχωρά αργά.Λοιπόν, τι είναι η παραγωγή πυρηνικού υδρογόνου;

Πυρηνική παραγωγή υδρογόνου, δηλαδή πυρηνικός αντιδραστήρας σε συνδυασμό με προηγμένη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου, για μαζική παραγωγή υδρογόνου.Η παραγωγή υδρογόνου από την πυρηνική ενέργεια έχει τα πλεονεκτήματα της απουσίας αερίων θερμοκηπίου, του νερού ως πρώτης ύλης, της υψηλής απόδοσης και της μεγάλης κλίμακας, επομένως είναι μια σημαντική λύση για μεγάλης κλίμακας παροχή υδρογόνου στο μέλλον.Σύμφωνα με εκτιμήσεις του ΔΟΑΕ, ένας μικρός αντιδραστήρας 250 MW μπορεί να παράγει 50 τόνους υδρογόνου την ημέρα χρησιμοποιώντας πυρηνικές αντιδράσεις υψηλής θερμοκρασίας.

Η αρχή της παραγωγής υδρογόνου στην πυρηνική ενέργεια είναι να χρησιμοποιείται η θερμότητα που παράγεται από τον πυρηνικό αντιδραστήρα ως πηγή ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνου και να επιτυγχάνεται αποτελεσματική και μεγάλης κλίμακας παραγωγή υδρογόνου επιλέγοντας την κατάλληλη τεχνολογία.Και να μειώσει ή ακόμα και να εξαλείψει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.Το σχηματικό διάγραμμα παραγωγής υδρογόνου από πυρηνική ενέργεια φαίνεται στο σχήμα.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι μετατροπής της πυρηνικής ενέργειας σε ενέργεια υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένου του νερού ως πρώτης ύλης μέσω ηλεκτρόλυσης, του θερμοχημικού κύκλου, της παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση ατμού υψηλής θερμοκρασίας, του υδρόθεου ως πρώτης ύλης πυρόλυσης παραγωγής υδρογόνου, του φυσικού αερίου, του άνθρακα, της βιομάζας ως πρώτης ύλης πυρόλυση υδρογόνου παραγωγή κ.λπ.Όταν χρησιμοποιείται νερό ως πρώτη ύλη, ολόκληρη η διαδικασία παραγωγής υδρογόνου δεν παράγει COâ, το οποίο μπορεί βασικά να εξαλείψει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.Η παραγωγή υδρογόνου από άλλες πηγές μειώνει μόνο τις εκπομπές άνθρακα.Επιπλέον, η χρήση του νερού πυρηνικής ηλεκτρόλυσης είναι απλώς ένας απλός συνδυασμός παραγωγής πυρηνικής ενέργειας και παραδοσιακής ηλεκτρόλυσης, η οποία εξακολουθεί να ανήκει στον τομέα της παραγωγής πυρηνικής ενέργειας και γενικά δεν θεωρείται ως πραγματική τεχνολογία παραγωγής πυρηνικού υδρογόνου.Επομένως, ο θερμοχημικός κύκλος με το νερό ως πρώτη ύλη, η πλήρης ή μερική χρήση πυρηνικής θερμότητας και η ηλεκτρόλυση ατμού υψηλής θερμοκρασίας θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν τη μελλοντική κατεύθυνση της τεχνολογίας παραγωγής πυρηνικού υδρογόνου.

Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι παραγωγής υδρογόνου στην πυρηνική ενέργεια: η ηλεκτρολυτική παραγωγή υδρογόνου νερού και η θερμοχημική παραγωγή υδρογόνου. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια και θερμική ενέργεια αντίστοιχα για τους δύο παραπάνω τρόπους παραγωγής υδρογόνου.

Η ηλεκτρόλυση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου είναι η χρήση της πυρηνικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και στη συνέχεια μέσω της ηλεκτρολυτικής συσκευής του νερού για την αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο.Η παραγωγή υδρογόνου με ηλεκτρολυτικό νερό είναι μια σχετικά άμεση μέθοδος παραγωγής υδρογόνου, αλλά η απόδοση παραγωγής υδρογόνου αυτής της μεθόδου (55% ~ 60%) είναι χαμηλή, ακόμη και αν η πιο προηγμένη τεχνολογία ηλεκτρόλυσης νερού SPE υιοθετηθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες, η ηλεκτρολυτική απόδοση αυξάνεται στο 90%.Ωστόσο, δεδομένου ότι οι περισσότεροι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μετατρέπουν επί του παρόντος μόνο θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια με απόδοση περίπου 35%, η τελική συνολική απόδοση της παραγωγής υδρογόνου από ηλεκτρόλυση νερού στην πυρηνική ενέργεια είναι μόνο 30%.

Η θερμοχημική παραγωγή υδρογόνου βασίζεται στον θερμοχημικό κύκλο, συνδέοντας έναν πυρηνικό αντιδραστήρα με μια συσκευή παραγωγής υδρογόνου θερμικού-χημικού κύκλου, χρησιμοποιώντας την υψηλή θερμοκρασία που παρέχεται από τον πυρηνικό αντιδραστήρα ως πηγή θερμότητας, έτσι ώστε το νερό να καταλύει τη θερμική αποσύνθεση στους 800 έως 1000â, έτσι ώστε να παραχθεί υδρογόνο και οξυγόνο.Σε σύγκριση με την ηλεκτρολυτική παραγωγή υδρογόνου νερού, η θερμοχημική απόδοση παραγωγής υδρογόνου είναι υψηλότερη, η συνολική απόδοση αναμένεται να φτάσει περισσότερο από 50%, το κόστος είναι χαμηλότερο.