核能是低碳、高效的一次能源，其使用的鈾資源可循環(huán)再利用。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，人們已經(jīng)掌握了日益先進(jìn)、不斷成熟的核能技術(shù)，成為當(dāng)前人類大規(guī)模工業(yè)制氫的最佳選擇。核能制氫是將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)氫氣大規(guī)模供應(yīng)的重要解決方案。

核能制氫原理

核能制氫就是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱作為制氫的能源，通過選擇合適的工藝，實(shí)現(xiàn)高效、大規(guī)模的制氫；同時(shí)減少甚至消除溫室氣體的排放。核能制氫原理示意如圖所示。


核能制氫原理示意圖

核能到氫能的轉(zhuǎn)化途徑較多，包括以水為原料經(jīng)電解、熱化學(xué)循環(huán)、高溫蒸汽電解制氫，以硫化氫為原料裂解制氫，以天然氣、煤、生物質(zhì)為原料的熱解制氫等。以水原料時(shí)，整個(gè)制氫工藝過程都不產(chǎn)生CO?，基本可以消除溫室氣體排放；以其他原料制氫時(shí)只能減少碳排放。另外，利用核電電解水只是核能發(fā)電與傳統(tǒng)電解的簡(jiǎn)單聯(lián)合，仍屬于核能發(fā)電領(lǐng)域，一般不視為真正意義上的核能制氫技術(shù)。因此，以水為原料、全部或部分利用核熱的熱化學(xué)循環(huán)和高溫蒸汽電解被認(rèn)為是代表未來(lái)發(fā)展方向的核能制氫技術(shù)。



核能到氫能的轉(zhuǎn)化途徑


瑞典公司將利用核反應(yīng)堆制氫



綠色能源革命正在影響能源生產(chǎn)項(xiàng)目，核能制氫也成為國(guó)外眾多國(guó)家開始試驗(yàn)的一大制氫方式。近日，瑞典研究人員開發(fā)出一種核能制氫方式，以最大限度減少污染。

利用核能發(fā)電電解水制氫，會(huì)得到“粉氫”。瑞典能源研究人員正在鉆研粉氫的可持續(xù)性，因?yàn)槔煤四苤茪鋾?huì)給環(huán)境帶來(lái)放射性危害。

核能也有其顯著的優(yōu)點(diǎn)，核能發(fā)電向大氣中排放的溫室氣體幾乎為零；此外，核能正成為化石燃料的替代品，并且核能的低成本也為人所青睞。相比之下，核能也具有顯著競(jìng)爭(zhēng)力，尤其在制氫上。
能源公司Uniper和Fortum正在開發(fā)更可持續(xù)的核能，將舊的反應(yīng)堆用于生產(chǎn)氫。瑞典奧斯卡山1號(hào)和2號(hào)反應(yīng)堆在過去10年關(guān)閉，專業(yè)人士開始使用這些設(shè)施的電解能力來(lái)制造低沖擊氫。

傳統(tǒng)的制氫方法是不可持續(xù)的，因?yàn)樗鼈円蕾囉谔烊粴夂兔禾?。自從全球組織制定凈零排放目標(biāo)以來(lái)，能源專業(yè)人士已經(jīng)減少了對(duì)化石燃料的依賴。相反，他們使用核能驅(qū)動(dòng)的高溫牽引器來(lái)制氫。

科學(xué)家們還在開發(fā)利用甲烷熱分解(TDM)的方法。個(gè)人可以使用核能來(lái)進(jìn)行甲烷熱解，并達(dá)到高溫而不釋放出氣體。它還是一種高效的熱導(dǎo)體，能將能量損失降至最低。

瑞典能源部門正在尋找可靠的能源，以減少國(guó)家的碳排放。專業(yè)人士評(píng)估粉紅色氫與社會(huì)電力需求和傳輸負(fù)荷能力的兼容性。研究人員發(fā)現(xiàn)了核能發(fā)電的好處，這影響了瑞典的商業(yè)交易。

Uniper和Fortum擁有的一家核電站與商業(yè)天然氣公司Linde簽署了一項(xiàng)能源協(xié)議。該核電站將向林德提供粉氫，以滿足消費(fèi)者的需求。利用廢棄的核反應(yīng)堆生產(chǎn)粉色氫氣可以減少物質(zhì)浪費(fèi)和溫室氣體排放。

許多國(guó)家正在發(fā)展清潔電網(wǎng)，以幫助實(shí)現(xiàn)其脫碳目標(biāo)。他們正在尋找替代能源來(lái)支持電力需求，如果核能制氫步入正軌，粉氫或許會(huì)成為發(fā)展清潔電網(wǎng)中的一員。