氫氣有望在實(shí)現(xiàn)氣候變化目標(biāo)方面發(fā)揮核心作用，同時(shí)幫助確保全球可靠清潔能源的供應(yīng)。但由于目前幾乎所有的氫氣都是使用化石燃料產(chǎn)生的，因此迫切需要通過(guò)核電和可再生能源轉(zhuǎn)向清潔生產(chǎn)。這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的前景，需要建立一個(gè)新的工業(yè)基礎(chǔ)和供應(yīng)鏈。

目前，氫用于工業(yè)過(guò)程，從生產(chǎn)合成燃料和石化產(chǎn)品到制造半導(dǎo)體和為燃料電池電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力。為了減少每年生產(chǎn)超過(guò) 7000 萬(wàn)噸氫氣對(duì)環(huán)境的影響，一些國(guó)家正在尋求太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源以及核能作為化石燃料的替代品。

為了加快新興氫經(jīng)濟(jì)的綠色化，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)上個(gè)月發(fā)起了一項(xiàng)倡議，為利用核能生產(chǎn)氫的商業(yè)部署制定路線(xiàn)圖。該倡議將決策者、設(shè)計(jì)者、項(xiàng)目經(jīng)理和運(yùn)營(yíng)商聚集在一起，分享國(guó)家戰(zhàn)略和技術(shù)的最新進(jìn)展，并確定利用核能生產(chǎn)氫的不同技術(shù)的技術(shù)準(zhǔn)備情況。該倡議將最終形成一份路線(xiàn)圖指導(dǎo)文件，為各國(guó)提供評(píng)估、規(guī)劃和制定核氫項(xiàng)目發(fā)展戰(zhàn)略的工具。

氫是宇宙中最豐富的化學(xué)元素，是一種能量載體，與純氧一起燃燒時(shí)只釋放水蒸氣和熱量。它可以大量?jī)?chǔ)存，比燃燒化石燃料更節(jié)能。因此，它是鋼鐵和化工生產(chǎn)、水泥制造和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)戎囟趸寂欧判袠I(yè)中化石燃料的潛在替代品。它們被稱(chēng)為“難以減排”的行業(yè)，占全球二氧化碳排放總量的 30% 左右，并且由于這些技術(shù)尚不存在或目前不經(jīng)濟(jì)，因此難以脫碳。

“如今，各行業(yè)所需的絕大多數(shù)氫氣是使用化石燃料技術(shù)(主要是天然氣)制造的，但核能有潛力以可持續(xù)、低碳和具有成本效益的方式提供氫氣生產(chǎn)所需的電力和熱量。方式，”國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)核工程師兼該項(xiàng)目的共同負(fù)責(zé)人阿麗娜康斯坦丁說(shuō)。“但是，如果核能發(fā)揮作用，需要在未來(lái)十年解決與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全和可許可性以及政策支持和利益相關(guān)者參與相關(guān)的若干挑戰(zhàn)，證明可行性并允許轉(zhuǎn)向商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)為清潔能源轉(zhuǎn)型生產(chǎn)氫氣。”

使用核能生產(chǎn)清潔氫在歷史上一直面臨成本障礙，但在全球能源危機(jī)中，這種情況正在發(fā)生變化，化石燃料的價(jià)格顯著提高，全球供應(yīng)也變得不那么安全。

IAEA FRAMES最近的一項(xiàng)建模分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天然氣價(jià)格升至每百萬(wàn)英熱單位 (BTU) 20 美元以上時(shí)， 最佳的制氫方法是由核能和可再生能源混合驅(qū)動(dòng)的電解法。(在歐盟，天然氣最近的交易價(jià)格約為每百萬(wàn)英熱單位 30 美元。)“分析還發(fā)現(xiàn)，由高溫氣冷反應(yīng)堆 (HTGR) 等先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)的氫氣生產(chǎn)在這些價(jià)格上極具競(jìng)爭(zhēng)力情景。多個(gè)國(guó)家正在開(kāi)發(fā) HTGR，原型已經(jīng)在中國(guó)和日本運(yùn)行，”國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)非電氣應(yīng)用技術(shù)負(fù)責(zé)人、該分析的主要作者 Francesco Ganda 說(shuō)。

全世界對(duì)清潔氫的興趣正在增長(zhǎng)，特別是對(duì)使用核能的興趣。上個(gè)月，大約 28 個(gè)國(guó)家和四個(gè)國(guó)際組織加入了原子能機(jī)構(gòu)路線(xiàn)圖倡議，該倡議于上個(gè)月在維也納啟動(dòng)，以討論其核氫計(jì)劃或項(xiàng)目。其中包括使用現(xiàn)有反應(yīng)堆生產(chǎn)氫氣的示范，以及使用先進(jìn)反應(yīng)堆(如小型模塊化反應(yīng)堆)提高效率和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的計(jì)劃。

在印度，政府今年宣布了一項(xiàng)商業(yè)氫路線(xiàn)圖，重點(diǎn)是可再生和生物質(zhì)衍生的氫。但由于預(yù)計(jì)到 2030 年代中期對(duì)氫的需求將增長(zhǎng)五倍，因此正在進(jìn)行研究和研究，以開(kāi)發(fā)一個(gè)商業(yè)案例，將核能納入該國(guó)生產(chǎn)低碳?xì)涞南到y(tǒng)。

“氫是美國(guó)工業(yè)部門(mén)脫碳計(jì)劃的主要組成部分，占二氧化碳排放量的三分之一”，愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的理查德博德曼在會(huì)議上說(shuō)。“最近的美國(guó)聯(lián)邦立法為區(qū)域清潔氫中心、清潔氫電解計(jì)劃以及清潔氫制造和回收計(jì)劃撥款 95 億美元。” 美國(guó)能源部的評(píng)估表明，氫需求可能會(huì)比目前的數(shù)量增加十倍，核能可能會(huì)產(chǎn)生高達(dá)總需求的 15%。

“未來(lái)的氫經(jīng)濟(jì)也是歐盟的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，”代表歐洲核工業(yè)的貿(mào)易協(xié)會(huì) FORATOM 政策總監(jiān) Andrei Goicea 說(shuō)。“然而，雖然一些國(guó)家推動(dòng)使用低碳技術(shù)生產(chǎn)電解氫，但核能的案例可能會(huì)受到將核能標(biāo)記為過(guò)渡技術(shù)的歐盟投資指南的阻礙，”他說(shuō)。

加拿大核實(shí)驗(yàn)室的伊恩·卡斯蒂略說(shuō)：“核能制氫成功的關(guān)鍵是找到合適的機(jī)會(huì)，將強(qiáng)大的商業(yè)案例以及來(lái)自現(xiàn)有或新核電站的核電和熱能與具有顯著脫碳潛力的應(yīng)用相結(jié)合。” . “在可能的情況下，應(yīng)使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，如天然氣管道和重新利用的燃煤電廠(chǎng)。”

國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的氫活動(dòng)

原子能機(jī)構(gòu) 通過(guò)包括協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目(CRP)和技術(shù)會(huì)議在內(nèi)的倡議向?qū)錃馍a(chǎn)感興趣的國(guó)家提供支持。它還開(kāi)發(fā)了氫經(jīng)濟(jì)評(píng)估計(jì)劃(HEEP)，這是一種評(píng)估通過(guò)核能大規(guī)模生產(chǎn)氫的經(jīng)濟(jì)性的工具。原子能機(jī)構(gòu)還領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)關(guān)于檢查核制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目，并正在完成一個(gè)關(guān)于為近期部署評(píng)估核制氫生產(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的后續(xù)協(xié)調(diào)研究 項(xiàng)目。