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核能制氢产业化条件
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2021/11/9 10:14:45 阅读:56次 【字体:
 

核能制氢产业化条件!
核能制氢的安全性包含三个方面,第一个是核反应堆本身的安全性;第二个是制氢技术或者制氢厂的安全性;第三是核反应系统跟制氢厂耦合可能会带来新的问题。

目前核能制氢主要有电解水制氢和热化学制氢两种方式。核反应堆的选择随制氢工艺的不同而不同,不同的堆型可以在不同的温度范围内提供制氢所需的热和/或电能。以氦气为冷却剂的高温气冷堆温度范围较高,适用于蒸汽重整、蒸汽电解、热化学循环等高温过程制氢,效率可达45%~50%。
据中核集团董事长余剑锋介绍,高温气冷堆是我国自主研发的具有固有安全性的第四代先进核能技术,具有安全性好、出口温度高等优势,其高温高压的特点与适合大规模制氢的热化学循环制氢技术十分匹配,被公认为最适合核能制氢的堆型。
和第三代核电站采用的压水堆技术不同,高温气冷堆核电站具有良好的固有安全性,能保证反应堆在任何事故下不发生堆芯熔化和放射性大量释放。示范工程采用传统的蒸汽循环,发电效率可以达到40%以上,是目前发电效率最高的核反应堆。
我国在高温气冷堆技术领域已居于世界领先地位。在国家“863”计划支持下,我国于2001年建成了10兆瓦高温气冷实验反应堆,并在2003年达到满功率运行。而200兆瓦高温气冷堆商业示范电站建设项目已被列入国家科技重大专项,被视为最有可能突破核能制氢反应堆型。

据了解,国家重大专项高温气冷堆核电站示范工程目前已在山东荣成开展,预计今年底可以实现并网发电。据王毅介绍,高温气冷堆技术现已具备产业化条件。
王毅表示,高温气冷堆与化工、冶金等工业行业的用氢需求十分匹配,其制氢目标市场将锁定在炼钢、石油精制、煤化工等用氢需求量大的领域。
数据显示,我国钢铁行业碳排放占总排放量的13%-15%,按照全球平均水平,每吨钢将产生2吨二氧化碳排放。王毅举例称,一台60万千瓦高温气冷堆机组可满足180万吨钢对氢气、电力及部分氧气的能量需求,每年可减排约300万吨二氧化碳,减少能源消耗约100万吨标准煤,可有效缓解我国碳排放压力。

此前,利用核能发电电解水制氢也是核能制氢的技术路线之一,但由于这一路线的制氢效率仅有30%,并不适用于规模化制氢。现阶段,我国高温气冷堆制氢技术已有较好的研发基础,具备开展中试的技术条件,支持热化学循环和耦合生物质同时,制氢效率超过45%,与高温堆热匹配性好且成本较低,适合大规模制氢。

此外,耦合生物质制氢成为近期核能制氢的新研究路径。据介绍,以甲烷为中间体的生物质核能制氢技术,由生物质加氢气化制甲烷、甲烷水蒸气重整制氢、重整反应高温气冷堆供热三部分组成,重整过程由高温气冷堆供热。优势在于生物质是唯一含碳的可再生资源,以甲烷为中间体,可解决氢的储运难题以及生物质高分散和核能高集中的矛盾,这一技术路径预计将于2025年具备产业化条件。
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核能制氢的安全性
核能制氢的安全性包含三个方面,第一个是核反应堆本身的安全性;第二个是制氢技术或者制氢厂的安全性;第三是核反应系统跟制氢厂耦合可能会带来新的问题。

清华大学核能与新能源技术研究院 核能制氢团队负责人张平研究员认为,从目前技术发展和研发的总体情况看,核能是很安全的,核能制氢的安全性未来也是可以得到保障的。

张研究员表示,对于核反应堆本身的安全性,我们国家采取了最严格的安全标准,多年来核电站的运行有非常好的记录;目前研发的核能制氢技术的安全问题跟现在其他一些化工厂的安全问题类似,没有产生新的安全问题。此外,国内国际上均在研究耦合的安全性问题,目前来看安全问题可以得到保障。

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