如果在制氫過(guò)程中排放出二氧化碳，那就沒(méi)有意義了。即使不是這樣，當生產(chǎn)效率低的時(shí)候，能源也被浪費了。事實(shí)上，日本已經(jīng)開(kāi)發(fā)出制氫技術(shù)來(lái)克服這些缺點(diǎn)。高溫氣冷堆(HTGR)是下一代核能發(fā)電技術(shù)，它可以在發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生無(wú)限量的氫氣。
氫的來(lái)源很重要
生產(chǎn)氫氣有多種技術(shù)。大規模生產(chǎn)的主流方法是“重整”，即以天然氣或煤為原料。高溫蒸汽用于從天然氣或其他物質(zhì)中分離氫氣，但同時(shí)也會(huì )產(chǎn)生二氧化碳。
近年來(lái)，氨作為一種新的燃料選擇引起了人們的關(guān)注，但由于它使用的是用這種方法產(chǎn)生的氫氣，因此并沒(méi)有達到無(wú)碳的理想狀態(tài)。利用太陽(yáng)能電解可以得到氫氣，二氧化碳不會(huì )排放，但會(huì )有能量損失。
先進(jìn)的高溫反應器
核電不排放二氧化碳，但自福島核事故以來(lái)一直面臨不利因素。不過(guò)，日本原子能機構正在茨城縣歐來(lái)鎮開(kāi)發(fā)一種新型反應堆，名為“高溫工程試驗反應堆”(HTTR)。
原則上，HTTR不易發(fā)生堆芯熔毀。此外，它是世界所需要的小型模塊化反應堆。HTGRs的一個(gè)特點(diǎn)是利用氦氣產(chǎn)生950度的高溫，是常規核能的三倍。這種高溫可以用來(lái)驅動(dòng)燃氣輪機發(fā)電，同時(shí)通過(guò)水的熱化學(xué)分解產(chǎn)生氫氣，這是一個(gè)涉及碘和二氧化硫的循環(huán)過(guò)程。
這種被稱(chēng)為IS(碘硫)工藝的反應的商業(yè)化被認為是有問(wèn)題的，但HTTR研究小組在兩年前實(shí)現了150小時(shí)的連續制氫——這是長(cháng)期運行的標準。
沒(méi)有嚴重事故的反應堆
HTTR的熱輸出為30000千瓦。由于它處于發(fā)展的第一階段，它沒(méi)有配備發(fā)電機，但它具有高溫氣冷反應堆的所有基本功能。
茨城反應堆1998年開(kāi)始運行，但多年來(lái)一直保持低調。這一切在10年前東京電力公司福島第一核電站發(fā)生事故后都發(fā)生了變化。就在那時(shí)，新型反應堆成了希望的燈塔。它最近受到關(guān)注的主要原因是反應堆的突出安全水平。它是一種新型反應堆，其堆芯材料和結構與常規核電站完全不同。
此外，高溫氣冷堆由于在結構上不適合作為大型反應堆，一段時(shí)間以來(lái)一直處于陰影中。但現在全球核電市場(chǎng)正轉向小型模塊化反應堆。這是近期備受關(guān)注的第二個(gè)原因。由于這種類(lèi)型的反應堆不需要水來(lái)運行，所以潛在的位置是深遠的，從內陸地區到沙漠。
引起新興趣的第三個(gè)原因是，繼《巴黎制止全球變暖協(xié)定》之后，對氫作為能源的需求日益增長(cháng)。
夏季準備恢復運營(yíng)
HTTR目前正在接受核監管委員會(huì )的安全審查。2020年6月確認符合新的監管標準，正在審批施工計劃。如果施工工作順利進(jìn)行，預計2021年夏季恢復運營(yíng)。
福島事故發(fā)生后整整十年的停工，終于在長(cháng)隧道盡頭看到了一道亮光。巴黎協(xié)議于2020年開(kāi)始運作，世界正迅速走向脫碳社會(huì )。雖然日本政府已經(jīng)明確打算在2050年之前將國內外二氧化碳排放量降至零，但顯然，這一目標不能僅僅通過(guò)使太陽(yáng)能等可再生能源成為日本的主要能源來(lái)實(shí)現。
今年冬季的寒意和大雪暴露了太陽(yáng)能發(fā)電的弱點(diǎn)。此外，一直彌補核電短缺的火電發(fā)電面臨天然氣采購的延誤，造成嚴重的電力短缺。
日本的王牌
與歐洲不同的是，像日本這樣的島國要穩定供電，就需要能源多樣化。核能在反應堆中發(fā)揮著(zhù)重要作用，一旦燃料投入反應堆，它就可以連續運行一年以上。但福島核電站的創(chuàng )傷使得新建和擴建常規核電站(輕水反應堆)都成了問(wèn)題。
這就是為什么迫切需要無(wú)嚴重事故高溫氣冷堆的商業(yè)化。日本目前在高溫氣冷堆技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位。波蘭等很多國家都對與日本的技術(shù)合作抱有強烈期望。
作為一項有利于氫能的脫碳創(chuàng )新，日本大力發(fā)展高溫氣冷反應堆，它將傳遞一個(gè)非常有意義的信息。
