氢能是未来最有但愿得到大规模利用的清洁能源；核能是高效、低耗、环保、清洁的代表。核能造氢将二者结合 ，进行氢的大规模出产 ，是未来氢气大规模供给的沉要解决规划 ，为可持续发展以及氢能经济启发了新的路路。
目前美、日、韩、法等都城在发展核能造氢的钻研 ，中国200MW高温气冷堆贸易示范电站建设项目已被列入国度科技沉大专项 ，被视为最有可能突破核能造氢反映堆型。
01 核能造氢的基础
核能是低碳、高效的一次能源 ，其使用的铀资源可循环再利用。经过半个多世纪的发展 ，人们已经把握了日益先进、不休成熟的核能技术 ，成为当前人类大规模工业造氢的最佳选择。核能造氢是将核反映堆与先进造氢工艺耦合 ，进行氢的大规模出产。核能造氢拥有不产生温室气体、以水为原料、高效能、大规模蹬着点 ，是未来氢气大规模供给的沉要解决规划。
目前核能造氢重要有电解水造氢和热化学造氢两种方式 ，核反映堆别离为上述两种方式造氢提供电能和热能。
电解水造氢是利用核能发电 ，再通过电解水装置将水分化成氢气。电解水造氢是一种较为直接的氢气造取步骤 ，但该步骤产氢效能（55%～60%）较低 ，即便选取最先进的美国SPE电解水技术 ，将电解效能提升为90%。但由于目前大无数核电站的热电转换效能仅为35%左右 ，因而核能电解水造氢最终的总效能仅为30%。
热化学造氢是基于热化学循环 ，将核反映堆与热化学循环造氢装置耦合 ，以核反映堆提供的高温作为热源 ，使水在800℃至1000℃下催化热分化 ，从而造取氢和氧。与电解水造氢相比 ，热化学造氢的效能较高 ，总效能预期可达50%以上 ，成本较低。
02 国内核氢钻研近况与产业布局
我国的核能造氢项目起步于“十一五” ，钻研了当初的主流工艺热化学循环和高温蒸汽电解造氢 ，并进行了初步运行试验。在“十二五”期间 ，设立了国度科技沉大专项“先进压水堆与高温气冷堆核电站” ，主张是把握碘硫循环和高温蒸汽电解的工艺关键技术。
清华大学核能与新能源技术钻研院（INET）在国度“863”打算支持下 ，于2001年建成了10MW高温气冷尝试反映堆（HTR-10） ，2003年达到满功率运行。
而200MW高温气冷堆贸易示范电站建设项目已被列入国度科技沉大专项 ，预计将于2021年建成投产 ，将具备核能造氢前提 ，在高温气冷堆技术领域已居世界当先职位。对核能造氢技术的钻研也列为专项的研发项目 ，目前在发展第三阶段的钻研工作。
总体来看 ，当前技术已实现了道理上的可行性钻研和验证 ，总体上处于尝试室或向中试前期过渡的阶段。下一阶段要针对工程资料、关键设备等涉及工程利用的关键技术进行攻关钻研。
当前我国氢能发展处于初期 ，2019年《当局工作汇报》初次写入氢能源后 ，各大央企从氢能基础设施建设、关键技术研发、产品推广利用等场景积极布局。其中 ，我国两个核能集团：中核集团和中广核成为这次氢能行业布局的“国度前锋队”成员。
中国核工业集团有限公司：
核能造氢项目：中核集团领域内的核电、风电、水电都存在肯定的弃电景象。仅2018年中核集团弃电量约有100亿度 ，若用于电解水造氢 ，可出产氢气20亿Nm3 ，约17.8万吨 ，利用弃电造氢已经具备了产业化规模前提 ，从而解决中国核电能源消纳问题。
为拓展核能多用处使用 ，在2018年中核集团结合清华大学、中国宝武发展核能造氢、核氢冶金项目合作钻研。目前中核集团已实现10NL/h造氢工艺的关合运行 ，建成了产氢能力100NL/h规模的台架并实现86幼时陆续运行陆续运行。中核集团利用高温气冷堆蒸汽品质好、固有安全性高的特点将高温气冷堆与热化学循环造氢技术耦合 ，能够大量出产氢气 ，指标建成一座600MW超高温气冷堆 ，与一座产氢50000Nm3/h的热化学造氢工厂匹配出产。
核氢冶金项目：2019年1月15日 ，中核集团、清华大学、中国宝武三方签定《核能-造氢-冶金耦合技术战术合作框架和谈》 ，三方将资源共享 ，共同打造世界当先的核冶金产业联盟。目前中核集团的依陀锥框架和谈》发展核能造氢冶金技术研发 ，对国内表氢能产业链各环节进行调研 ，分析氢能产业宏观布局、技术发展、经济成本等成分后明确氢能产业链的重要切入点 ，实现产业布局顶层设计。中核集团远期的指标是在2030年后 ，利用已成熟的核能造氢和弃电造氢为产业源头 ，启发储氢、运氢、氢燃料电池中下游产业。
中国广核集团有限公司：
中广核是是中国氢能产业技术创新与利用联盟成员 ，国内“五大四幼”电力企业中唯一占有燃料电池电站的运营商。在韩国占有十几兆瓦的燃料电池电站 ，选取美国的MCFC燃料电池发电技术。
2017年4月 ，中国广核集团结合中金前海发展（丽江）基金治理有限公司、清华四川能源互联网钻研院在中国（广东）自由业务试验区丽江前海蛇口片区提议成立氢能基金 ，该基金总规模30亿元人民币（一期规模10亿元）。
2019年4月12日 ，中国广核集团下属子公司中广核本钱、中广核产业投资基金与南都电源签署《氢能产业基金合作框架和谈》 ，共同成立丽江白鹭氢能产业股权投资基金合资企业 ，总规仿照定为5-10亿元 ，重要投资于氢能及燃料电池领域。
03 国表核能造氢钻研近况
持久受困于国内资源欠缺 ，日本是对峙大力发展核氢技术的国度。自上个世纪80年代至今日本原子力机构（JAEA）一向在进行高温气冷堆和碘硫循环造氢的钻研。1998年其开发的30MW高温气冷试验堆（HTTR）反映堆初次实现临界 ，2001年达成了满功率运行 ，2004年将出口温度提高到了950℃。2014年4月日本造订《第四次能源根基打算》 ，确定了加快建设和发展“氢能社会”的战术方向。
法国原子能委员会（CEA）的核氢战术是集中发展能够与核电或可再生能源耦合的、可能可持续方式出产的造氢工艺。从2004年起 ，CEA就在执行发展高温蒸汽电解技术的沉大项目 ，对电解器所有的问题都进行了钻研。同时与Sandia国度尝试室（SNL）和GA公司进行合作 ，进行碘硫循环的试验。法国的《氢能打算》提到 ，将从2019年起在工业、交通及能源领域部署氢能。
韩国当局在2005年提出了氢经济打算 ，在进行核氢研发和示范项目 ，最终指标是在2030年以来实现核氢技术贸易化。自2004年起 ，韩国起头执行核氢开发示范打算（NHDD） ，选取高温气冷堆和碘硫循环技术进行核能造氢项目 ，成立了产氢率50NL/h的回路 ，在进行关合循环尝试。
04 国表核能造氢钻研近况
美国能源部 2004 年以来一向在推动核能造氢钻研 ，已获得阶段性成就 ，在 2019 年 11 月颁发启动一个核能造氢示范项目之后 ， 2020 年 10 月又颁发启动两个示范项目 ，指标是推动与现有核电机组匹配的低温电解造氢和高温电解造氢技术的贸易化过程。
美国核能造氢钻研概况：
美国能源手下属两家机构即核能办公室以及能源效能与可再生能源办公室在积极推动核能造氢技术钻研。
核能办公室聚焦持久指标 ，发展与高温气冷堆( 出口温度 700 至 950℃ ) 和超高温气冷堆( 出口温度 950℃ 以上) 配套的两种造氢技术钻研 ，即热化学循环技术和高温电解技术。
热化学循环技术在 750 至 1000℃ 甚至更高温度下利用化学催化剂使水产生一系列化学反映 ，最终分化为氢气和氧气。通常以为这一技术的效能很高: 热能至氢能的转换率可达60% 甚至更高。但技术成熟度较低 ，未来仍需发展大量研发工作。
高温电解技术首先将水转变为高温蒸汽( 高达 950℃ ) ，而后使蒸汽产生电解 ，天生氢气和氧气。高温电解可能实现很高的效能: 热能至氢能的转换率超过 50% ，电能至氢能的转换率可达 100% 。这一技术面对很多挑战 ，例如耐高温资料的研发。高温气冷堆和超高温气冷堆可能提供高温工艺热 ，是最梦想的造氢反映堆 ，但还必要一段功夫能力实现贸易利用。
能源效能与可再生能源办公室沉点关注可能在近期实现贸易化利用、可供“核电反映堆-可再生能源混合能源系统”造氢的两项技术。一项是必要使用热能和电力的高温电解技术。该办公室近期颁布汇报指出 ，核能高温电解造氢技术有望在当前市场环境中具备经济竞争力。另一项是仅必要使用电力的低温电解技术 ，但效能较低 ，热能至氢能的转换效能仅为 23% 至 28% 。
启动三个贸易示范项目：
美国能源部迄今已颁发为由爱达荷国度尝试室牵头的三个核能造氢贸易示范项目提供赞助: 2019 年 9 月颁发赞助首个核能造氢示范项目 ，2020 年 10 月颁发赞助两个项目。
能源部 2019 年 9 月颁发将为首个核能造氢示范项目提供赞助。该项目为期两年 ，第一能源规划将利用爱达荷国度尝试室的技术在戴维斯-贝瑟核电厂( 占有一座 894 兆 瓦压水堆) 建设一座 1 ～3 兆瓦低温电解示范装置。项目总投资 1050 万美元 ，能源部赞助 920 万美元。
？宋鞫茉垂 2020 年 10 月获得能源部赞助 ，将与爱达荷国度尝试室合作 ，在蒙蒂塞洛核电厂( 占有一座 628 兆瓦沸水堆) 或普雷里岛核电厂( 占有两座 520 兆瓦压水堆)建设一座高温电解中试设施。目前尚未决定在哪座电厂建设 ，打算在 2021 年启动工程和规划工作 ，2022 年启动设施建设 ，2023 年投运。项目总投资 1377 万美元 ，能源部赞助 1050 万美元。
燃料电池能源公司也在 2020 年 10 月获得能源部赞助 ，将为爱达荷国度尝试室提供一个 250 千瓦的固体氧化物电解池( SOEC)系统。SOEC 是一种高效、低传染的能量转扮装置 ，能够将电能和热能转化为化学能。若是利用核反映堆作为能量起源 ，SOEC 有望实现氢气的高效、清洁、大规模造备。在实现严格验证测试后 ，爱达荷将把这一系统用于核能造氢。项目总投资为 1250 万美元 ，能源部赞助 800 万美元。该当指出 ，这一系统建设了电热蒸汽产生器 ，不仅可能示范低温电解造氢 ，还能示范高温电解造氢 ，因而可对这两种造氢技术进行比力。
推动现有机组造氢的原因：
美国在高温气冷堆和超高温气冷堆尚未实现贸易化利用的前提下积极推动现有机组造氢示范 ，重要有三点理由：
第一 ，现有核电机组火急必要新的收入起源。受市场天然气价值持久维持低位以及可再 生能源在当局支持下迅速发展等成分的影响 ，美国核电机组的持续运行面对着严格的经济性挑战。自 2013 年以来已有 10 台机组在运行寿期内永远关关 ，还有 10 多台机组颁发将在未来几年内关关。
第二 ，为实现核电厂与可再生能源电厂未来的和谐发展奠定技术基础。随着风能和太阳能等可再生能源的急剧发展 ，若何在电网中实现与可再生能源的无缝整合 ，是未来核电发展面对的一项沉要挑战。核能造氢是一条可用于应对这一挑战的沉要蹊径。
第三 ，为未来的高温气冷堆和超高温气冷堆造氢进行技术储蓄。造氢技术拥有肯定的相 通性。高温电解技术在与现有机组耦归并得到成功利用后 ，未来将能更快地用于高温气冷堆和超高温气冷堆造氢。
05 核能造氢瞻望
国际上的能量供给重要起源于煤炭、石油等化石能源 ，这也导致日益严沉的能源枯竭和环境传染问题。因而 ，追求越发高效、清洁能源进行代替成为了必然趋向。氢能拥有环保、高效、起源丰硕、运输方便和利用宽泛的特点 ，起着保险国度能源安全和优化能源结构作用 ，是未来最有但愿得到大规模利用的清洁能源。
以水为原料的核能造氢 ，不仅能实现造氢过程的无碳排放 ，还能拓展核能的利用方式 ，提高核电厂的经济竞争力 ，并为核电厂与可再生能源的和谐发展创造前提 ，地球上可供开发的核燃料资源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。核能造氢将二者结合 ，是为可持续发展以及氢能经济启发路路 ，推动形成绿色发展和生涯方式 ，在当前局势下 ，拥有辽阔的利用远景。
目前国际上各大蓬勃国度都在积极的进行核能造氢项主张钻研与发展 ，力争早日迈入氢能经济社会。国在积极推动核能造氢技术的发展 ，并已进入贸易示范阶段。我国在国度科技沉大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”支持下 ，高温堆造氢关键技术钻研已获得优良进展 ，处于世界当先职位。在发展核氢战术中 ，必要当拘挠大政策支持和投入保险力度 ，尽快落实建设60万千瓦高温气冷堆核能工程；大力发展和引进核能造氢人才和研发企业 ，提高专业研发能力 ，扩大产业领域。
起源：微信号“财经十一人”首发 颁布功夫：2021-06-22
