使用低碳核電生產氫氣可能會對鋼鐵行業的脫碳產生影響。 (照片：Adobe Stock)

鋼鐵生產占全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放量的 7% 以上。隨著鋼鐵需求的不斷增長，這一比例將在未來幾十年大幅上升，而鋼鐵對于能源、運輸、建筑和消費電器等行業至關重要。然而，核能可以幫助鋼鐵生產走向凈零生產。

全球每年生產約 20 億噸鋼鐵。據國際能源署稱，到 2050 年，鋼鐵需求預計將增長三分之一以上，主要是發展中國家。越來越多的全球公司正在尋找使該行業的能源密集型工業流程脫碳的方法。

鋼鐵工業很大程度上依賴煉焦煤為高爐提供動力，高爐將鐵礦石轉化為鋼鐵，這一過程會排放大量CO 2。然而，可以使用一種稱為鐵直接還原的方法來生產鋼，其中氫與鐵礦石發生反應而不熔化，并釋放水蒸氣且不釋放CO 2。

“制造綠色鋼鐵所需的氫氣量是驚人的。傳統上，化石燃料幾乎全部用于產生氫氣，因此找到必要量的脫碳氫氣將是最大的挑戰之一。”國際原子能機構非電力應用技術負責人弗朗西斯科·甘達說。 “零排放的核氫生產確實可以改變該行業的游戲規則，因為核電有潛力提供足夠的熱量和電力 24/7 來生產所需數量的氫氣。這可能有助于在清潔能源轉型方面取得巨大進步。”

核電反應堆與制氫裝置相結合，可以作為熱電聯產系統有效地生產能源和氫氣，并配備用于電解或熱化學過程的組件。電解是使用直流電誘導水分子分裂，產生氫氣和氧氣的過程。

水電解在低于 100 攝氏度的相對較低溫度下運行，而蒸汽電解在約 700 至 800 攝氏度的較高溫度下運行，并且比水電解所需的電力更少。水電解是利用電力將水中的氫與氧分離的過程。這種類型的技術已經商業化數十年了。高溫電解遵循相同的原理，但使用蒸汽形式的水，從而減少所需的電量。

電解槽技術的進步使得傳統核反應堆的氫氣生產變得更加高效和便宜。美國至少一座核電站——明尼蘇達州的草原島——正在安裝高溫電解槽，并利用反應堆產生的熱量來降低用電量，從而降低核氫生產的成本。

Bloom Energy 氫能業務開發總監 Akhil Batheja 表示：“固體氧化物電解槽的高溫工藝可以利用核電站中蒸汽形式的熱能，使電解槽具有令人難以置信的高效率。”一家生產用于發電的固體氧化物燃料電池的公司。 “由于電力成本占電解氫成本的大部分，這為核電站和生產低碳氫提供了最佳的經濟價值主張。”