如果在制氫過程中排放出二氧化碳，那就沒有意義了。即使不是這樣，當(dāng)生產(chǎn)效率低的時候，能源也被浪費了。事實上，日本已經(jīng)開發(fā)出制氫技術(shù)來克服這些缺點。高溫氣冷堆(HTGR)是下一代核能發(fā)電技術(shù)，它可以在發(fā)電的同時產(chǎn)生無限量的氫氣。

氫的來源很重要

生產(chǎn)氫氣有多種技術(shù)。大規(guī)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，但同時也會產(chǎn)生二氧化碳。

近年來，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，因此并沒有達到無碳的理想狀態(tài)。利用太陽能電解可以得到氫氣，二氧化碳不會排放，但會有能量損失。

先進的高溫反應(yīng)器

核電不排放二氧化碳，但自福島核事故以來一直面臨不利因素。不過，日本原子能機構(gòu)正在茨城縣歐來鎮(zhèn)開發(fā)一種新型反應(yīng)堆，名為“高溫工程試驗反應(yīng)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(yīng)堆。HTGRs的一個特點是利用氦氣產(chǎn)生950度的高溫，是常規(guī)核能的三倍。這種高溫可以用來驅(qū)動燃氣輪機發(fā)電，同時通過水的熱化學(xué)分解產(chǎn)生氫氣，這是一個涉及碘和二氧化硫的循環(huán)過程。

這種被稱為IS(碘硫)工藝的反應(yīng)的商業(yè)化被認為是有問題的，但HTTR研究小組在兩年前實現(xiàn)了150小時的連續(xù)制氫——這是長期運行的標(biāo)準(zhǔn)。

沒有嚴重事故的反應(yīng)堆

HTTR的熱輸出為30000千瓦。由于它處于發(fā)展的第一階段，它沒有配備發(fā)電機，但它具有高溫氣冷反應(yīng)堆的所有基本功能。

茨城反應(yīng)堆1998年開始運行，但多年來一直保持低調(diào)。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，新型反應(yīng)堆成了希望的燈塔。它最近受到關(guān)注的主要原因是反應(yīng)堆的突出安全水平。它是一種新型反應(yīng)堆，其堆芯材料和結(jié)構(gòu)與常規(guī)核電站完全不同。

此外，高溫氣冷堆由于在結(jié)構(gòu)上不適合作為大型反應(yīng)堆，一段時間以來一直處于陰影中。但現(xiàn)在全球核電市場正轉(zhuǎn)向小型模塊化反應(yīng)堆。這是近期備受關(guān)注的第二個原因。由于這種類型的反應(yīng)堆不需要水來運行，所以潛在的位置是深遠的，從內(nèi)陸地區(qū)到沙漠。

引起新興趣的第三個原因是，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。

夏季準(zhǔn)備恢復(fù)運營

HTTR目前正在接受核監(jiān)管委員會的安全審查。2020年6月確認符合新的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，正在審批施工計劃。如果施工工作順利進行，預(yù)計2021年夏季恢復(fù)運營。

福島事故發(fā)生后整整十年的停工，終于在長隧道盡頭看到了一道亮光。巴黎協(xié)議于2020年開始運作，世界正迅速走向脫碳社會。雖然日本政府已經(jīng)明確打算在2050年之前將國內(nèi)外二氧化碳排放量降至零，但顯然，這一目標(biāo)不能僅僅通過使太陽能等可再生能源成為日本的主要能源來實現(xiàn)。

今年冬季的寒意和大雪暴露了太陽能發(fā)電的弱點。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(wěn)定供電，就需要能源多樣化。核能在反應(yīng)堆中發(fā)揮著重要作用，一旦燃料投入反應(yīng)堆，它就可以連續(xù)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(guī)核電站(輕水反應(yīng)堆)都成了問題。

這就是為什么迫切需要無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(yīng)堆，它將傳遞一個非常有意義的信息。