日本正計(jì)劃實(shí)地測(cè)試一種從下一代核反應(yīng)堆中生產(chǎn)氫氣的新方法，其中氫氣幾乎完全由廢熱產(chǎn)生。

據(jù)日本《日經(jīng)新聞》報(bào)道，日本核研究機(jī)構(gòu)日本原子能機(jī)構(gòu)(JAEA)上周通過(guò)了其新型高溫氣冷堆(HTGR)的安全測(cè)試，目前正計(jì)劃最早在2028年利用該電廠的余熱進(jìn)行氫氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

HTGR是日本原子能機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的一種低效率但超安全的核反應(yīng)堆，即使控制棒(由減緩核反應(yīng)的材料制成)沒(méi)有部署，或者氣體冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，堆芯也不會(huì)熔化——在一個(gè)目睹了2011年福島核災(zāi)難造成的破壞的國(guó)家，這無(wú)疑是一個(gè)巨大的考量因素。

但HTGR的溫度達(dá)到870°C，產(chǎn)生大量廢熱，JAEA認(rèn)為這些廢熱可以用來(lái)制造氫氣，并且自2010年以來(lái)一直致力于相關(guān)研究。

該工藝?yán)脧U熱進(jìn)行硫碘循環(huán)熱化學(xué)反應(yīng)，從水中提取氫和氧，這是一個(gè)三步化學(xué)過(guò)程的一部分。

首先，將二氧化硫和碘加入水中，這一過(guò)程被稱為本生反應(yīng)，它會(huì)產(chǎn)生一種含有硫酸和碘化氫的分層液體。

這兩種化合物通過(guò)蒸餾或重力分離，然后將碘化氫加熱到500°C產(chǎn)生氫和碘。

日本原子能機(jī)構(gòu)的方法還設(shè)想通過(guò)“電滲析”系統(tǒng)進(jìn)一步濃縮碘化氫溶液，在該系統(tǒng)中，帶正電的氫分子與帶負(fù)電的碘分子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜分離。

這似乎是該過(guò)程中唯一使用電力的部分——根據(jù)該機(jī)構(gòu)2024年1月發(fā)布的最新研究與發(fā)展評(píng)論，似乎還不并清楚，這是對(duì)熱化學(xué)過(guò)程的補(bǔ)充，還是提議的修正案。

硫酸被單獨(dú)加熱到900°C，產(chǎn)生氧氣、二氧化硫和水，通常通過(guò)冷凝進(jìn)一步分離。然后，這個(gè)過(guò)程中的所有的基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)都被回收。

自2010年以來(lái)，日本原子能機(jī)構(gòu)一直在研究利用高溫堆的余熱生產(chǎn)所謂“粉紅”氫的潛力，并希望在本十年末建立一個(gè)示范工廠。

日本原子能機(jī)構(gòu)表示：“我們計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行安全評(píng)估，包括遵守法規(guī)，并在2030年之前演示使用HTR(高溫工程試驗(yàn)反應(yīng)堆，HTGR是其中的一部分)核熱制氫。”

據(jù)《日經(jīng)新聞》報(bào)道，日本原子能機(jī)構(gòu)計(jì)劃向日本核監(jiān)管局請(qǐng)?jiān)?，將HTGR從目前的30MW擴(kuò)大到250MW左右，稱這將產(chǎn)生足夠的綠色氫，每年為20萬(wàn)輛燃料電池汽車提供動(dòng)力。

日本原子能機(jī)構(gòu)表示：“本機(jī)構(gòu)的最終目標(biāo)是通過(guò)將氫氣生產(chǎn)工廠連接到日本首個(gè)高溫反應(yīng)堆，即HTTR，成功示范核反應(yīng)堆和熱應(yīng)用系統(tǒng)的耦合。”

據(jù)稱，日本政府計(jì)劃在HTGR核制氫項(xiàng)目上發(fā)揮主導(dǎo)作用，直到該技術(shù)準(zhǔn)備好用于更廣泛的商業(yè)用途。然而，目前還沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示，日本原子能機(jī)構(gòu)210億日元(合1.38億美元)的脫碳和創(chuàng)新預(yù)算中有多少分配給了這個(gè)項(xiàng)目。