氢能作为一种清洁、高效、可持续的高质量二次能源,近年来慢慢的受到人们的重视。据统计,我国氢气产量逐年持续增长,已变成全球第一产氢大国。2019年,我国氢气产量预计近2000万吨,到2020年将超2000万吨。

  氢能的来源十分普遍,主要有化工尾气回收、天然气制氢、煤制氢、甲醇制氢和电解水制氢几种方式。但整体看来,全球95%以上的氢能都来源于化石能源。目前,我国氢能96%以上来源于化石能源制氢,其中大部分是煤制氢。其生产的全部过程会排放大量温室气体,难以满足未来氢气制备高效、大规模、无碳排放的要求。

  核能制氢是将核反应堆与先进制氢工艺耦合,进行氢的大规模生产。与其他制氢技术相比,核能制氢以水为原料,具有不产生温室气体、效率高、规模大等优点。随技术和工艺的持续不断的发展,核能制氢逐渐发展成为一种清洁、安全、成熟的技术,有望成为未来大规模制氢的重要技术选择。

  目前,核能制氢主要有电解水制氢与热化学制氢两种方式。电解水制氢是利用核电给电解水装置供电,让水发生电化学反应,分解成氢和氧。电解水制氢较为方便,但制氢效率偏低。热化学制氢是将核反应堆与热化学循环制氢装置耦合,以核反应堆提供的高温作为热源,使水在800℃至1000℃下催化热分解,从而制取氢和氧。与电解水制氢相比,热化学制氢效率较高,高温热化学制氢的总效率预计可达50%以上。将热化学制氢与发电相结合,可以将效率提高到60%。

  根据热化学制氢对工作时候的温度的要求,目前全球正在积极研发的第四代核电技术——高温气冷堆,堆芯出口温度为850℃至1000℃,适合作为热化学制氢的热源。国际核能界一致认为,高温气冷堆是一种拥有非常良好安全特性的堆型,在核能制氢领域存在广泛的商业应用前景。

  山东荣成石岛湾高温气冷堆项目是我国自主研发的具有固有安全性的第四代核能技术的商业化应用示范电站。该项目具有安全性好、出口温度高等优势,与热化学循环制氢技术十分匹配,是国内理想的热化学循环制氢的核反应堆。据了解,该电站预计于2020年建成投产。届时,我省将具备发展核能制氢的有利条件,非常有可能率先取得技术突破。