تولید سوخت هیدروژن پاک با بهره گیری از گرمای مازاد نیروگاههای هسته ای در فرآیند الکترولیز

هیدروژن به عنوان یکی از مهمترین حاملهای انرژی پاک به دلیل چگالی انرژی بالا و عدم تولید آلاینده در زمان مصرف، نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و گذار به اقتصاد کم کربن دارد. با این حال بخش عمده هیدروژن تولیدی جهان همچنان از منابع فسیلی و به ویژه فرآیند رفورمینگ بخار متان تامین میشود که با انتشار قابل توجه دی اکسید کربن همراه است. از سوی دیگر الکترولیز متداول آب نیز به دلیل مصرف بالای انرژی الکتریکی و هزینه های عملیاتی زیاد با محدودیت هایی روبرو است. در این پژوهش امکان استفاده از گرمای مازاد نیروگاههای هسته ای در فرآیند الکترولیز حرارتی آب (HTE) برای تولید هیدروژن پاک مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش، بخشی از انرژی مورد نیاز برای تجزیه مولکول های آب از طریق انرژی حرارتی با دمای بالا حدود ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ تامین میشود که می تواند از گرمای اتلافی راکتورهای هسته ای به دست آید. در این مطالعه با استفاده از تحلیل های ترمودینامیکی تاثیر دمای بالا بر کاهش انرژی الکتریکی مورد نیاز، افزایش راندمان تبدیل انرژی و بهبود عملکرد سامانه الکترولیز بررسی شده و نتایج آن با روش های متداول تولید هیدروژن مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از گرمای مازاد نیروگاه های هسته ای می تواند راندمان تولید هیدروژن را به بیش از ۸۰ درصد افزایش داده و مصرف انرژی الکتریکی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. همچنین این رویکرد با حذف منابع فسیلی در تامین انرژی فرآیند، امکان تولید هیدروژن پاک با انتشار کربن بسیار ناچیز را فراهم می کند. از این رو یکپارچه سازی فناوری الکترولیز حرارتی با نیروگاه های هسته ای می تواند به عنوان راهکاری موثر برای تولید پایدار هیدروژن و تقویت امنیت انرژی در آینده مطرح شود.

کلیدواژه ها:

اقتصاد کم کربن ، الکترولیز حرارتی ، آب ، انرژی هسته ای ، بهره وری انرژی ، توسعه پایدار ، هیدروژن ، پاک ، گرمای مازاد ، راکتور هسته ای