核電似乎和氫能是不相關的兩種能源利用形式，但近日有研究表明，利用核能制氫才是低成本發展氫能的正解!

“核能制氫具有不產生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規模等優點，是未來氫氣大規模供應的重要解決方案。”中核集團董事長余劍鋒早在兩年前就在接受媒體采訪時這樣說。

核能制氫不用電解水

如果你認為核能制氫是利用核能發電再用電解水制氫，那你就錯了。因為目前核能發電的度電成本在四五毛左右，并不是價格最低的，事實上核能制氫的成本之所以低廉是因為它另辟蹊徑，采用了另一種熱化學制氫的新模式。

熱化學制氫是將核反應堆與熱化學循環制氫裝置耦合，以核反應堆提供的高溫作為熱源，使水在800℃至1000℃下催化熱分解，從而制取氫和氧。目前，國際上公認最具應用前景的催化熱分解方式是由美國開發的硫碘循環，其中的硫循環從水中分離出氧氣，碘循環分離出氫氣。

另一種核能制氫的方法是甲烷熱分解(TDM)或簡稱為甲烷熱解。利用鎳催化劑后，讓甲烷在在500-700°C的溫度范圍實現熱解，此過程中產生的碳是純固體碳或炭黑，這種方式省去了碳捕捉的處理，其固體的碳可以作為碳纖維材料加以利用。

高溫氣冷堆剛好在發生反應的過程中會產生大量的熱能資源，將其加以利用就是生產氫能的最佳途徑。

用能需求比電解水低8倍

Terrestrial Energy公司的首席技術官David LeBlanc博士說，“使用核能進行甲烷熱解的一個關鍵優勢在于，它制氫的能量需求極低，幾乎比水電解低8倍，而產生的氫能比低溫電解水高出幾倍。”

探尋其中原理，我們可以從以下幾張圖找到答案。

(制圖：張平，徐景明，石磊，張作義)

中核主導核能制氫多年

我國在高溫氣冷堆技術領域已居于世界領先地位。在國家“863”計劃支持下，我國于2001年建成了10兆瓦高溫氣冷實驗反應堆，并在2003年達到滿功率運行。而200兆瓦高溫氣冷堆商業示范電站建設項目已被列入國家科技重大專項，將具備核能制氫條件。

HTR-10反應堆壓力容器

氫能匯記者獲悉，一臺60萬千瓦高溫氣冷堆機組可滿足180萬噸鋼對氫氣、電力及部分氧氣的能量需求，每年可減排約300萬噸二氧化碳，減少能源消費約100萬噸標準煤。將有效緩解我國碳排放壓力，助力解決能源消費引起的環境問題。

為拓展核能多用途運用，早在2018年中核集團聯合清華大學、中國寶武開展核能制氫、核氫冶金項目合作研究。目前中核集團已完成10NL/h制氫工藝的閉合運行，建成了產氫能力100NL/h規模的臺架并實現86小時連續運行連續運行。

中核集團利用高溫氣冷堆蒸汽品質好、固有安全性高的特點將高溫氣冷堆與熱化學循環制氫技術耦合，可以大量生產氫氣。中核集團的目標是建成一座600MW超高溫氣冷堆，與一座產氫50000Nm3/h的熱化學制氫工廠匹配生產。

不過核能制氫想要實現規?；瘧?，最需要注意的就是安全問題。因為核電利用本身就存在一定的危險性，再加上氫能的易燃易爆的特點，如何確保核能制氫的安全性就顯得尤為重要。

一是制氫廠發生的事故和造成的釋放，要考慮可能的化學釋放對核設施的系統、結構和部件造成的傷害;二是熱交換系統中的事件和失效問題;三是核設施中發生的事件會影響制氫廠，并有可能形成放射性釋放的途徑。

在沒有辦法解決上述問題之前，核能制氫可能僅僅停留在概念層面，想要其真正落地，需要國家政策、科研機構、以及相應的設計單位共同努力。