由再生能源电力而来的电解水制氢也被称为绿氢,从天然气提炼的氢气为灰氢,那么搭配核能的要叫做什么?最近 NuScale Power 提出全新的制氢解决方案,指出自家的小型模组化核反应炉 NPM(NuScale Power Module)每天能以高经济效益产出 50 吨的氢燃料。
氢是今年备受看好的化石燃料替代方案之一,不仅是行之有年的工业技术,氢能应用也相当广泛,既可用来发电、也能应用在储能,像是氢燃料电池车、抑或是氢能加热,在能源转型路上扮演重要的脚色。
只是氢气虽然是已知最轻、自然界含量最多的元素,却无法直接利用,必须将氢气从氧、碳与其他原子结合中分离出来,目前 95% 氢能就来自化石燃料,透过蒸汽重整(steam reforming),让蒸汽和甲烷的混合物在高压下与镍催化剂接触,即可产生氢气、一氧化碳和二氧化碳。
蒸汽重整生产出来的气体,除了氢气之外显然还有其他不怎么讨喜的产物,不太符合部分要求“全绿”的团体,因此现在科学家与工程师们也正在寻找解决方案,也就是绿氢,以及从碳补集提炼而来的蓝氢等方法,就好比最近荷兰石油巨擘壳牌正规划欧洲最大的离岸风电-氢能混合开发案 NortH2;又或是像科罗拉多大学提议的,用五座 223 米高的聚光式太阳能塔,每天能产生 100 吨的氢气。
NuScale 则打算透过核能的过热蒸气和电力,分解水制氢,首先用反应炉把水加热到 300°C,再用 2% 电力(约1.8 MW)用过热蒸汽将温度再提高到 860°C,之后就能透过高温电解系统制氢。NuScale 认为这项技术具备不错的成本竞争力,不仅能发电,还可以依照需求生产氢气,碳排放也不高,预计每组 NPM 每年可减排 16.8 万吨二氧化碳。
虽然聚光式太阳能电场可以制造更多的氢气,但 NuScale 主要是模组化设计,可以依照需求扩大规模,根据新研究,一座模组容量约 250MW 的热量或 77 MW 电力,也可以在相同面积的地方装设好几个反应炉,着重在发展单位面积发电的优势。
爱达荷国家实验室( INL)研究也指出,目前 NPM 功率输出也有所提高,分解水制氢的产量也增加 20%。NuScale Power 技术长兼联合创办人 José Reyes 博士表示,NPM 能以较少的占地面积生产出更多氢气,主要希望 NuScale 能实现脱碳与增加经济来源双赢局面。
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(图片来源:NuScale Power)