最近看到各公众号竞相推送的一篇文章《核能制氢—有望成为未来制氢首选》，文中提到核能是高效、低耗、环保、清洁的代表，核能制氢将二者结合，进行氢的大规模生产，是未来氢气大规模供应的重要解决方案，为可持续发展以及氢能经济开辟了新的道路。既然谈到核能制氢了，我们今天就对核能制氢工艺及方式做一点简单的科普。
核能制氢基本是三个路径：
1.甲烷蒸汽重整（天然气的主要成分就是甲烷）
2.高温电解水
3.热化学循环。
下面我们就来简单学习以上三个路径是如何实现核能制氢的。
一、核能甲烷重整制氢
主要点就是利用核反应堆产生的热能作为甲烷气和水蒸气反应的热源。
方程式
说明：
1.工艺温度：500~900度进行。（传统非核能方式需要燃烧天然气（甲烷）来提供热能）
2.需要水蒸气的参与，区别于甲烷直接高温裂解制氢。
3.传统非核能工艺需要燃烧甲烷产生热能的前提下再去与水蒸气反应，需要消耗大量甲烷作为热能提供者，同时甲烷也是制氢反应物。
4.核反应高温堆产生950度的热能、经过换热降温到900度左右。然后将该温度的热能传递到甲烷制氢系统提供反应热。特别注意核反应堆和甲烷制氢系统之间需要用高温隔离阀保证两个系统的隔离。
优点：区别于传统天然气制氢，需要大量燃烧天然气作为热源的过程，有效避免了大量二氧化碳的排放。
二、高温电解水
基本原理：基于高温热（800~1000度）再去电解水，会使得电解水制氢的电力能耗大幅降低。本质还是在利用核反应堆作为热源，减少直接电解水的能耗。（这一原理也可借用到太阳能技术制氢）
核高温电解水原理示意图
反应方程式
说明：
1.传统直接电解水电能耗：4.5~5.5KWh/m³，采用核能高温电解水能耗为3KWh/m³。
2.高温环境下，热力学需要的电能耗降低、提高了效率，电解池中的动力学系能得到提升。
3.由于在高温环境下对电解槽的耐高温要求严苛。
三、热化学制氢
基本原理：还是采用核反应堆作为热源，采用化学试剂参与水的电解，但这个过程化学试剂为循环反应物，并不会消耗掉。该过程不需要电能消耗，只需要核反应堆提供800~900度的高温。
典型的热化学制氢方式有
1.碘—硫热化学循环。
碘—硫热化学循环。
说明：
1）从方程式可以看出，参与反应的化学物二氧化硫和碘为循环反应，并不会消耗。
2）这个工艺有两大难点需要克服：一是氢气和碘的分离；二是硫酸的强腐蚀性对工艺设备有苛刻要求。
2.溴-钙-铁循环
溴-钙-铁循环热反应方程式
3、混合铜-氯循环。
混合铜-氯循环热反应方程式
结语：
1.所谓的核能制氢最基本原理就是利用核能的高温热作为热源，然后再结合传统的制氢方式。最终目的是利用核能热的同时降低传统方式中电能消耗或者额外辅助热的消耗。
2.在利用核能持续反应产生热的原理来替代燃烧其他物质加热，降低环境因素和经济成本。
3.核能制氢都是在800度以上的高温环境中发生反应，故对核心设备的耐高温要求较苛刻。
4.一般都基于超高温气冷堆结合制氢。
随着科技的发展进步，相信会有更低温，更高效的核能制氢利用方式，同时核心设备的耐高温性能需要提升，才可能使得这条路变成光明大道！
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