氫氣製造方式五花八門,小型模組化核能也來參一腳

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 04 日 16:52 | 分類 核能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


由再生能源電力而來的電解水製氫也被稱為綠氫,從天然氣提煉的氫氣為灰氫,那麼搭配核能的要叫做什麼?最近 NuScale Power 提出全新的製氫解決方案,指出自家的小型模組化核反應爐 NPM(NuScale Power Module)每天能以高經濟效益產出 50 噸的氫燃料。

氫是今年備受看好的化石燃料替代方案之一,不僅是行之有年的工業技術,氫能應用也相當廣泛,既可用來發電、也能應用在儲能,像是氫燃料電池車、抑或是氫能加熱,在能源轉型路上扮演重要的腳色。

只是氫氣雖然是已知最輕、自然界含量最多的元素,卻無法直接利用,必須將氫氣從氧、碳與其他原子結合中分離出來,目前 95% 氫能就來自化石燃料,透過蒸汽重整(steam reforming),讓蒸汽和甲烷的混合物在高壓下與鎳催化劑接觸,即可產生氫氣、一氧化碳和二氧化碳。

蒸汽重整生產出來的氣體,除了氫氣之外顯然還有其他不怎麼討喜的產物,不太符合部分要求「全綠」的團體,因此現在科學家與工程師們也正在尋找解決方案,也就是綠氫,以及從碳補集提煉而來的藍氫等方法,就好比最近荷蘭石油巨擘殼牌正規劃歐洲最大的離岸風電-氫能混合開發案 NortH2;又或是像科羅拉多大學提議的,用五座 223 公尺高的聚光式太陽能塔,每天能產生 100 噸的氫氣。

NuScale 則打算透過核能的過熱蒸氣和電力,分解水製氫,首先用反應爐把水加熱到 300°C,再用 2% 電力(約1.8 MW)用過熱蒸汽將溫度再提高到 860°C,之後就能透過高溫電解系統製氫。NuScale 認為這項技術具備不錯的成本競爭力,不僅能發電,還可以依照需求生產氫氣,碳排放也不高,預計每組 NPM 每年可減排 16.8 萬噸二氧化碳。

雖然聚光式太陽能電場可以製造更多的氫氣,但 NuScale 主要是模組化設計,可以依照需求擴大規模,根據新研究,一座模組容量約 250MW 的熱量或 77 MW 電力,也可以在相同面積的地方裝設好幾個反應爐,著重在發展單位面積發電的優勢。

愛達荷國家實驗室( INL)研究也指出,目前 NPM 功率輸出也有所提高,分解水製氫的產量也增加 20%。NuScale Power 技術長兼聯合創辦人 José Reyes 博士表示,NPM 能以較少的佔地面積生產出更多氫氣,主要希望 NuScale 能實現脫碳與增加經濟來源雙贏局面。

(圖片來源:NuScale Power