核水素製造とは？

核水素製造は、大規模な水素製造に適した方法であると広く考えられていますが、その進歩は遅いようです。では、核水素製造とは何でしょう？

水素の大量生産のための高度な水素生産プロセスと結合した原子炉水素生産。原子力エネルギーからの水素製造は、温室効果ガスがなく、水が原料であり、高効率で大規模であるという利点があるため、将来の大規模な水素供給にとって重要なソリューションです。IAEA の推定によると、小型の 250MW 原子炉は、高温核反応を使用して 1 日あたり 50 トンの水素を生成できます。

原子力エネルギーにおける水素製造の原理は、原子炉で発生する熱を水素製造のエネルギー源として利用し、適切な技術を選択することで効率的かつ大規模な水素製造を実現することです。また、温室効果ガスの排出を削減または排除します。原子力エネルギーからの水素製造の模式図を図に示します。

原子力エネルギーを水素エネルギーに変換する方法は数多くあり、電気分解による原料の水、熱化学サイクル、高温蒸気電気分解水素製造、原料の硫化水素の分解水素製造、天然ガス、石炭、バイオマスの原料の熱分解水素などがあります。生産など水を原料として使用する場合、水素製造プロセス全体で CO… が生成されないため、基本的に温室効果ガスの排出をなくすことができます。他のソースから水素を生成しても、炭素排出量が削減されるだけです。さらに、核電解水の使用は、原子力発電と従来の電気分解の単純な組み合わせに過ぎず、これは依然として原子力発電の分野に属しており、一般的に真の核水素製造技術とは見なされていません。したがって、水を原料とする熱化学サイクル、核熱の全部または一部の利用、および高温蒸気電気分解は、核水素製造技術の将来の方向性を表すと考えられています。

現在、原子力エネルギーにおける水素製造には、電解水水素製造と熱化学水素製造の 2 つの主要な方法があります。原子炉は、上記の 2 つの水素製造方法に対して、それぞれ電気エネルギーと熱エネルギーを提供します。

水素を生成するための水の電気分解は、原子力エネルギーを使用して電気を生成し、次に水電解装置を介して水を水素に分解することです。電解水による水素製造は比較的直接的な水素製造方法ですが、この方法の水素製造効率（55％～60％）は低く、米国で最先端のSPE水電解技術を採用しても電解効率は90%に増加します。しかし、ほとんどの原子力発電所は現在、約 35% の効率で熱を電気に変換するだけであるため、原子力エネルギーにおける水の電気分解による水素生成の最終的な総合効率はわずか 30% です。

熱化学水素製造は、熱化学サイクルに基づいており、原子炉と熱化学サイクル水素製造装置を結合し、原子炉によって提供される高温を熱源として使用し、水が 800℃ で熱分解を触媒するようにします。から 1000â まで、水素と酸素を生成します。電解水水素製造と比較して、熱化学水素製造効率が高く、総合効率が50%以上に達すると予想され、コストが低い。