O que é a produção de hidrogênio nuclear?

A produção de hidrogênio nuclear é amplamente considerada o método preferido para a produção de hidrogênio em larga escala, mas parece estar progredindo lentamente.Então, o que é a produção de hidrogênio nuclear?

Produção de hidrogênio nuclear, isto é, reator nuclear acoplado com processo avançado de produção de hidrogênio, para produção em massa de hidrogênio.A produção de hidrogênio a partir da energia nuclear tem as vantagens de ausência de gases de efeito estufa, água como matéria-prima, alta eficiência e grande escala, por isso é uma solução importante para o fornecimento de hidrogênio em grande escala no futuro.De acordo com estimativas da AIEA, um pequeno reator de 250MW pode produzir 50 toneladas de hidrogênio por dia usando reações nucleares de alta temperatura.

O princípio da produção de hidrogênio na energia nuclear é usar o calor gerado pelo reator nuclear como fonte de energia para a produção de hidrogênio e realizar uma produção de hidrogênio eficiente e em grande escala, selecionando a tecnologia apropriada.E reduza ou mesmo elimine as emissões de gases de efeito estufa.O diagrama esquemático da produção de hidrogênio a partir da energia nuclear é mostrado na figura.

Existem muitas maneiras de converter energia nuclear em energia de hidrogênio, incluindo água como matéria-prima por meio de eletrólise, ciclo termoquímico, produção de hidrogênio por eletrólise a vapor de alta temperatura, sulfeto de hidrogênio como produção de hidrogênio de craqueamento de matéria-prima, gás natural, carvão, biomassa como matérias-primas pirólise de hidrogênio produção, etcAo utilizar a água como matéria-prima, todo o processo de produção de hidrogênio não produz CO₂, que pode basicamente eliminar a emissão de gases de efeito estufa;Produzir hidrogênio de outras fontes apenas reduz as emissões de carbono.Além disso, o uso de água de eletrólise nuclear é apenas uma combinação simples de geração de energia nuclear e eletrólise tradicional, que ainda pertence ao campo da geração de energia nuclear e geralmente não é considerada uma verdadeira tecnologia de produção de hidrogênio nuclear.Portanto, o ciclo termoquímico com água como matéria-prima, uso total ou parcial de calor nuclear e eletrólise a vapor de alta temperatura são considerados como representando a direção futura da tecnologia de produção de hidrogênio nuclear.

Atualmente, existem duas formas principais de produção de hidrogênio em energia nuclear: produção eletrolítica de hidrogênio em água e produção termoquímica de hidrogênio. Os reatores nucleares fornecem energia elétrica e energia térmica, respectivamente, para as duas formas acima de produção de hidrogênio.

A eletrólise da água para produzir hidrogênio é usar energia nuclear para gerar eletricidade e, em seguida, através do dispositivo eletrolítico de água para decompor a água em hidrogênio.A produção de hidrogênio por água eletrolítica é um método de produção de hidrogênio relativamente direto, mas a eficiência de produção de hidrogênio desse método (55% ~ 60%) é baixa, mesmo que a tecnologia de eletrólise de água SPE mais avançada seja adotada nos Estados Unidos, a eficiência eletrolítica é aumentada para 90%.Mas como a maioria das usinas nucleares atualmente só converte calor em eletricidade com cerca de 35% de eficiência, a eficiência total final da produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água na energia nuclear é de apenas 30%.

A produção de hidrogênio termoquímico é baseada no ciclo termoquímico, acoplando um reator nuclear a um dispositivo de produção de hidrogênio de ciclo termoquímico, usando a alta temperatura fornecida pelo reator nuclear como fonte de calor, de forma que a água catalise a decomposição térmica a 800°C a 1000â, de modo a produzir hidrogênio e oxigênio.Em comparação com a produção eletrolítica de hidrogênio de água, a eficiência de produção de hidrogênio termoquímico é maior, a eficiência total deve atingir mais de 50%, o custo é menor.