“摸底”核能制氢

全球各国正在加紧核能制氢的研发与布局。

近年来，各国政府纷纷看好核能制氢并推进项目落地。比如东华能源与中国核电签署合作协议主攻第四代高温气冷堆核能制氢技术，美国纽约九英里角核电站预计在2023年年底前首次示范展示使用低温电解技术的核能制氢，日本三菱重工启动高温工程实验反应堆制氢技术示范项目等。

核能制氢为何能吸引全球各国的研发与投入？未来前景究竟如何？

经过多年的发展与应用，核能已经成为全球清洁能源的重要组成部分。近年来，许多国家开始推进对核能制氢项目的研究和开发。

先 看 中国 ，早在2018年，中核集团就联合清华大学、中国宝武开展核能制氢、核氢冶金项目合作研究，建成了产氢能力100NL/h规模的台架并实现86小时连续运行；2021年9月，中核集团、清华大学、中国华能、中国宝武、中国中信五方联合发起成立高温气冷堆碳中和制氢产业技术联盟，该联盟以高温气冷堆技术为基础，开发氢冶炼、氢化工等应用技术。

2022年9月，东华能源与中国核电签署《战略合作协议》，双方未来五年内预计投资超千亿元，共同推进高温气冷堆项目。该项目预计2023年开工建设，建设期4年，2027年正式投入使用；11月，东华能源公告拟与中国核电共同出资设立茂名绿能，并将联合成立氢能联盟，设立氢能研究院、中试装置、主攻绿氢制备环节中的热化学制氢技术路线。

不止中国，美、日、韩、英、法、俄等国都在开展核能制氢的研究和布局。

美国能源部 自 2004 年以来一直在推进核能制氢研究，通过与电力企业合作，对在九英里峰核电厂、戴维斯-贝瑟核电厂、普雷里岛核电厂和帕洛弗迪核电厂生产清洁氢的示范项目提供支持。其中，纽约的九英里角核电站预计将在2023年年底前示范展示使用低温电解技术的核能制氢；普雷里岛核电厂则预计在2023年底开始施工，于2024年初通电并生产氢气。

2023年2月13日，在法国、波兰、捷克等欧盟国家的敦促下， 欧盟委员会 公布了可再生氢气的详细规则，其中允许核能系统中生产的部分氢气计入其可再生能源目标，这为核衍氢气大规模投资与使用敞开了政策大门。

此前， 法国和英国 也将核能制氢列入氢能发展政策。2021年，法国政府公布的“法国2030计划”中，提出未来5年在氢能领域投入20亿欧元，并将核能列为生产绿氢的关键；2020年，英国政府颁布的“绿色工业革命10项计划”中，规划到2030年实现绿氢等效装机容量达到500万千瓦，核能被视为生产绿氢的主要来源之一。

此外， 俄罗斯 也计划在2033年前推出俄罗斯首座制氢核站，2036年前投入工业运行，进行高温气冷堆核能制氢；2022年1月，韩国斗山集团启动压水堆高温蒸汽匹配“SOEC”制氢项目；2022年4月，三菱重工签约启动利用高温工程试验反应堆制氢技术示范项目。

总的来看，核能制氢的未来发展被各国政府广泛看好，核能制氢也走上了由实验室转向商业化应用的发展之路。

核能制氢是将核反应堆与制氢工艺耦合，从而大规模生产氢气。核能生产的氢气虽然不含碳，但由于核能被归类为不可再生能源，其产出的氢气也被称为“粉红氢”。目前，核能制氢的技术路线可主要分为核电制氢、核热制氢两种。

核电制氢即电解水制氢，利用核能发电将水分解成氢气。但一般核电站热电转化效率只有35%左右，通过核能电解水制氢最终能达到的总效率也仅为30%，因此该方法产氢效率较低；核热制氢则是热化学制氢，以核反应堆提供的高温作为热源，让水在800℃至1000℃下催化热分解，从而制取氢气。热化学制氢的效率较高，总效率预期可达50%以上，成本较低。

现阶段美国在技术路线上主要选择核电制氢，积极推进现有核电机组示范和规模化制氢，用成熟的三代压水堆富余电量进行常温电解水制氢。此外，在未来发展上第四代高温气冷堆的核电制氢被广泛看好，英、法、俄以及中国等核大国都视其为未来核能制氢的首选方案。

核能用于制氢主要优势有不产生温室气体和高效率大规模生产氢气。作为第四代核能堆型的高温气冷堆最适合用于制氢，其高达500-700度左右的出口温度，恰好是高温电解水蒸气制氢的温度。这种高温的水蒸气电解制氢对电能的消耗，比常温的电解水制氢是大大降低的。

虽然核能制氢具有广阔的发展前景，但要实现商业化还需克服诸多挑战：一是核能制氢的经济性尚待验证，目前核电机组平准化度电成本高昂，利用核电制氢比风电或光伏制氢更为昂贵；二是能高效率制氢的高温气冷堆技术还不成熟，其工艺系统、关键设备、核心材料等技术都还需要进一步试验和改进。

当前，国际上许多发达国家都在积极推进核能制氢项目的研究和验证，国际原子能机构也制定了氢经济评估计划，以支持全球“粉红氢”项目的开发。面向未来，随着核能制氢技术的进一步完善，核能在制氢方面的作用也会越来越大，进而反哺氢能产业高质量发展。