Wat is nucleaire waterstofproductie?

Nucleaire waterstofproductie wordt algemeen beschouwd als de geprefereerde methode voor grootschalige waterstofproductie, maar het lijkt langzaam vooruit te gaan.Dus, wat is nucleaire waterstofproductie?

Nucleaire waterstofproductie, dat wil zeggen een kernreactor gekoppeld aan een geavanceerd waterstofproductieproces, voor massaproductie van waterstof.Waterstofproductie uit kernenergie heeft als voordelen geen broeikasgassen, water als grondstof, hoog rendement en grootschalige, dus het is een belangrijke oplossing voor grootschalige waterstofvoorziening in de toekomst.Volgens schattingen van het IAEA kan een kleine reactor van 250 MW 50 ton waterstof per dag produceren door middel van kernreacties op hoge temperatuur.

Het principe van waterstofproductie in kernenergie is om de door de kernreactor gegenereerde warmte te gebruiken als energiebron voor waterstofproductie en om efficiënte en grootschalige waterstofproductie te realiseren door geschikte technologie te selecteren.En de uitstoot van broeikasgassen verminderen of zelfs elimineren.Het schematische diagram van waterstofproductie uit kernenergie wordt getoond in de figuur.

Er zijn veel manieren om kernenergie om te zetten in waterstofenergie, waaronder water als grondstof door middel van elektrolyse, thermochemische cyclus, hoge temperatuur stoomelektrolyse waterstofproductie, waterstofsulfide als grondstof kraken waterstofproductie, aardgas, steenkool, biomassa als grondstof pyrolyse waterstof productie, enz.Bij het gebruik van water als grondstof komt er tijdens het gehele productieproces van waterstof geen COâ vrij, waarmee in principe de uitstoot van broeikasgassen kan worden geëlimineerd;Het produceren van waterstof uit andere bronnen vermindert alleen de CO2-uitstoot.Bovendien is het gebruik van nucleair elektrolysewater slechts een simpele combinatie van kernenergieopwekking en traditionele elektrolyse, wat nog steeds behoort tot het gebied van kernenergieopwekking en over het algemeen niet wordt beschouwd als een echte nucleaire waterstofproductietechnologie.Daarom worden de thermochemische cyclus met water als grondstof, volledig of gedeeltelijk gebruik van nucleaire warmte en stoomelektrolyse bij hoge temperatuur beschouwd als de toekomstige richting van nucleaire waterstofproductietechnologie.

Momenteel zijn er twee manieren om waterstof te produceren in kernenergie: de productie van elektrolytische waterwaterstof en de productie van thermochemische waterstof. Kernreactoren leveren respectievelijk elektrische energie en warmte-energie voor de twee bovengenoemde manieren van waterstofproductie.

Elektrolyse van water om waterstof te produceren is om kernenergie te gebruiken om elektriciteit op te wekken, en vervolgens door het waterelektrolytische apparaat om water in waterstof te ontleden.Waterstofproductie door elektrolytisch water is een relatief directe waterstofproductiemethode, maar de waterstofproductie-efficiëntie van deze methode (55% ~ 60%) is laag, zelfs als de meest geavanceerde SPE-waterelektrolysetechnologie wordt toegepast in de Verenigde Staten, de elektrolytische efficiëntie wordt verhoogd tot 90%.Maar aangezien de meeste kerncentrales momenteel slechts warmte omzetten in elektriciteit met een efficiëntie van ongeveer 35%, is de uiteindelijke totale efficiëntie van waterstofproductie uit waterelektrolyse in kernenergie slechts 30%.

Thermisch-chemische waterstofproductie is gebaseerd op een thermisch-chemische cyclus, waarbij een kernreactor wordt gekoppeld aan een apparaat voor de productie van waterstof met een thermisch-chemische cyclus, waarbij de hoge temperatuur van de kernreactor als warmtebron wordt gebruikt, zodat water de thermische ontleding katalyseert bij 800â tot 1000â, om waterstof en zuurstof te produceren.In vergelijking met de productie van elektrolytische waterwaterstof is de efficiëntie van de thermochemische waterstofproductie hoger, de totale efficiëntie zal naar verwachting meer dan 50% bedragen, de kosten zijn lager.