BuildingTECH



Энергия

Модульные ядерные реакторы смогут экономно производить большое количество водорода

Модульные ядерные реакторы смогут экономно производить большое количество водорода

NuScale Power опубликовала результаты показывающие, что один небольшой ядерный энергомодуль NuScale (NPM) может экономично производить почти 50 тонн водородного топлива в день.

Перспектива водородной экономики предлагает многообещающую альтернативу традиционным источникам энергии на основе ископаемого топлива. Например, автомобиль с водородным двигателем, который сжигает газ в топливном элементе для выработки электричества, будет иметь экологичный след с нулевым уровнем выбросов, как у электромобиля, но без необходимости в неэкологичных аккумуляторах и медленной зарядке.

Однако водородная инфраструктура имеет одну большую проблему. В отличие от ископаемого топлива, водорода не существует в таких месторождениях, как природный газ. Его нужно извлекать из более сложных молекул, используя большое количество энергии.

Фактически, 95 % водорода, производимого сегодня в мире, поступает непосредственно из ископаемого топлива, причем наибольшее количество поступает от парового риформинга метана, когда смесь пара и газа метана подвергается высокому давлению при контакте с никелевым катализатором для производства водорода, окиси углерода и небольшого количества двуокиси углерода.

Во всем мире ученые и инженеры искали способы обойти этот процесс, создав новые катализаторы или способы расщепления воды на составляющие молекулы водорода и кислорода с использованием солнечного света либо для обеспечения процесса электролиза, либо для обеспечения теплом для расщепления молекул воды на части при высоких температурах. Проблема в том, что солнечные водородные электростанции могут работать только в солнечный день, плохо масштабируются и занимают много места.

Один завод, предложенный Университетом Колорадо , например, будет использовать пять башен высотой 732 фута (223 м), освещенных 21,5 миллиона квадратных футов (два миллиона квадратных метров) зеркал гелиостата на заводе, занимающем 1200 акров (485 га). ). При этом он будет производить 100 тонн (222 400 фунтов) водорода в день.

Эти цифры показывают, что солнечная электростанция вдвое производительнее, чем NPM, но NuScale утверждает, что ее ядерные модули рассчитаны на масштабирование за счет добавления необходимого количества ядерных реакторов заводского изготовления. Согласно новому исследованию, один модуль вырабатывает 250 МВт тепла или 77 МВт электроэнергии. Один, пять или более таких реакторов могут быть установлены на площадке меньше, чем обычная электростанция, и расположены практически где угодно.

Метод, который NuScale использует для производства водорода, основан на использовании перегретого пара и электричества. Воду нагревают до температуры 300 ° C (572 ° F) в реакторе, а затем температуру пара повышают до 860 ° C (1580 ° F), используя два процента (около 1,8 МВт) электрической мощности реактора. Затем он проходит через систему высокотемпературного парового электролиза, которая работает как топливный элемент в обратном направлении. Закачивая тепловую энергию в систему, вода распадается на водород и кислород, а не объединяет газы в воду для получения энергии.

Согласно NuScale, этот процесс является конкурентоспособным по стоимости, и за счет использования ядерных реакторов, которые также вырабатывают электричество, небольшие модульные реакторы можно переключать на производство водорода и отключать от него по мере колебаний спроса на электроэнергию. Кроме того, по оценкам компании один НПМ снизит выбросы диоксида углерода на 168 000 тонн в год.

Источник:


Читать больше: