Cos'è la produzione di idrogeno nucleare?

La produzione di idrogeno nucleare è ampiamente considerata il metodo preferito per la produzione di idrogeno su larga scala, ma sembra che stia progredendo lentamente.Quindi, cos'è la produzione di idrogeno nucleare?

Produzione di idrogeno nucleare, ovvero reattore nucleare accoppiato a un processo avanzato di produzione di idrogeno, per la produzione di massa di idrogeno.La produzione di idrogeno dall'energia nucleare ha i vantaggi di assenza di gas serra, acqua come materia prima, alta efficienza e larga scala, quindi è una soluzione importante per la fornitura di idrogeno su larga scala in futuro.Secondo le stime dell'IAEA, un piccolo reattore da 250 MW può produrre 50 tonnellate di idrogeno al giorno utilizzando reazioni nucleari ad alta temperatura.

Il principio della produzione di idrogeno nell'energia nucleare è utilizzare il calore generato dal reattore nucleare come fonte di energia per la produzione di idrogeno e realizzare una produzione di idrogeno efficiente e su larga scala selezionando la tecnologia appropriata.E ridurre o addirittura eliminare le emissioni di gas serra.Il diagramma schematico della produzione di idrogeno dall'energia nucleare è mostrato nella figura.

Esistono molti modi per convertire l'energia nucleare in energia a idrogeno, inclusa l'acqua come materia prima attraverso l'elettrolisi, il ciclo termochimico, la produzione di idrogeno per elettrolisi a vapore ad alta temperatura, l'idrogeno solforato come materia prima per la produzione di idrogeno, gas naturale, carbone, biomassa come materie prime per pirolisi dell'idrogeno produzione, ecc.Quando si utilizza l'acqua come materia prima, l'intero processo di produzione dell'idrogeno non produce COâ, che può sostanzialmente eliminare le emissioni di gas serra;La produzione di idrogeno da altre fonti riduce solo le emissioni di carbonio.Inoltre, l'uso dell'acqua per elettrolisi nucleare è solo una semplice combinazione di generazione di energia nucleare ed elettrolisi tradizionale, che appartiene ancora al campo della generazione di energia nucleare e generalmente non è considerata una vera tecnologia di produzione di idrogeno nucleare.Pertanto, il ciclo termochimico con l'acqua come materia prima, l'uso totale o parziale del calore nucleare e l'elettrolisi del vapore ad alta temperatura sono considerati rappresentare la direzione futura della tecnologia di produzione dell'idrogeno nucleare.

Al momento, ci sono due modi principali di produzione di idrogeno nell'energia nucleare: produzione di idrogeno acqua elettrolitica e produzione di idrogeno termochimica. I reattori nucleari forniscono rispettivamente energia elettrica ed energia termica per le due modalità di produzione dell'idrogeno di cui sopra.

L'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno consiste nell'utilizzare l'energia nucleare per generare elettricità, quindi attraverso il dispositivo elettrolitico dell'acqua per scomporre l'acqua in idrogeno.La produzione di idrogeno mediante acqua elettrolitica è un metodo di produzione di idrogeno relativamente diretto, ma l'efficienza di produzione di idrogeno di questo metodo (55% ~ 60%) è bassa, anche se negli Stati Uniti viene adottata la più avanzata tecnologia di elettrolisi dell'acqua SPE, l'efficienza elettrolitica è aumentato al 90%.Ma poiché la maggior parte delle centrali nucleari attualmente converte il calore in elettricità solo con un'efficienza di circa il 35%, l'efficienza totale finale della produzione di idrogeno dall'elettrolisi dell'acqua in energia nucleare è solo del 30%.

La produzione di idrogeno termochimico si basa sul ciclo termochimico, accoppiando un reattore nucleare con un dispositivo di produzione di idrogeno a ciclo termochimico, utilizzando l'alta temperatura fornita dal reattore nucleare come fonte di calore, in modo che l'acqua catalizzi la decomposizione termica a 800â a 1000â, in modo da produrre idrogeno e ossigeno.Rispetto alla produzione di idrogeno acqua elettrolitica, l'efficienza di produzione di idrogeno termochimico è maggiore, l'efficienza totale dovrebbe raggiungere oltre il 50%, il costo è inferiore.