氫能是未來(lái)最有希望大規(guī)模使用的清潔能源；核能代表高效、低耗、環(huán)保和清潔。核能制氫將兩者結(jié)合起來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)氫氣，這是未來(lái)大量氫氣供應(yīng)的重要解決方案，并為可持續(xù)發(fā)展和氫經(jīng)濟(jì)開(kāi)辟了新的道路。 目前，美國(guó)、日本、韓國(guó)、法國(guó)和其他國(guó)家正在研究核能制氫。中國(guó)200MW高溫氣冷堆商業(yè)示范電站建設(shè)已被列為國(guó)家重要科技項(xiàng)目，被認(rèn)為最有可能突破核制氫反應(yīng)堆類(lèi)型。 核能制氫基礎(chǔ) 核能是一種低碳、高效的一次能源，其鈾資源可以循環(huán)利用。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，人們掌握了日益先進(jìn)和成熟的核能技術(shù)，成為人類(lèi)大規(guī)模工業(yè)制氫的最佳選擇。核能制氫是通過(guò)將核反應(yīng)堆與先進(jìn)的制氫工藝相結(jié)合來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)氫氣。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、效率高、規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)大量氫氣供應(yīng)的重要解決方案。 目前，核能制氫主要有兩種方式：電解制氫和熱化學(xué)制氫。核反應(yīng)堆為上述兩種制氫提供電能和熱能。 電解水制氫利用核能發(fā)電，然后通過(guò)電解水裝置將水分解成氫氣。電解水制氫是一種相對(duì)直接的制氫方法，但這種方法的制氫效率（55%~60%）相對(duì)較低。即使采用美國(guó)最先進(jìn)的SPE電解水技術(shù)，電解效率也將達(dá)到90%。然而，目前大多數(shù)核電站的熱電轉(zhuǎn)換效率僅為35%左右，因此核水電解制氫的最終總效率僅為30%。 熱化學(xué)制氫以熱化學(xué)循環(huán)為基礎(chǔ)，將核反應(yīng)堆與熱化學(xué)循環(huán)制氫裝置耦合，利用核反應(yīng)堆提供的高溫作為熱源，催化水在800℃至1000℃的熱分解，產(chǎn)生氫氣和氧氣。與電解制氫相比，熱化學(xué)制氫的效率更高，總體效率有望達(dá)到50%以上，成本更低。 我國(guó)核能氫的研究現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)布局 中國(guó)的核能制氫項(xiàng)目始于“十一五”。對(duì)主流工藝的原始熱化學(xué)循環(huán)和高溫蒸汽電解制氫進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了初步運(yùn)行試驗(yàn)。“十二五”期間，國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)“先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆核電站”立項(xiàng)，掌握碘硫循環(huán)和高溫蒸汽電解關(guān)鍵技術(shù)。 在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究所（INET）于2001年建造了一座氣冷10MW高溫反應(yīng)堆（HTR-10），并于2003年達(dá)到滿(mǎn)功率運(yùn)行。 200MW高溫氣冷堆商業(yè)示范電廠建設(shè)項(xiàng)目已被列為國(guó)家重要科技項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2021建成投產(chǎn)。它將具備核能制氫的先決條件，并在高溫氣冷反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)世界領(lǐng)先地位。核能制氫技術(shù)的研究也被列為一項(xiàng)特殊的研發(fā)項(xiàng)目，目前正在進(jìn)行第三階段的研究。 總的來(lái)說(shuō)，目前的技術(shù)已經(jīng)基本完成了可行性研究和測(cè)試，一般處于從實(shí)驗(yàn)室到試點(diǎn)的過(guò)渡階段。在下一階段，應(yīng)審查與技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，如技術(shù)材料和關(guān)鍵設(shè)備。