核能制氢竞逐赛( 二 ) _氢能

核热制氢和电热混合制氢目前技术成熟度仍较低，面临的主要挑战是耐高温材料的研发。制氢工艺都需要核反应堆提供高温工艺热，但这类反应堆全部属于第四代反应堆，目前除了高温气冷堆建成示范项目之外，其它的堆型均处于研究设计阶段，尚未进行工程验证，距商业化推广仍有较长时间，且面临很大不确定性。
因此，美、英、日以及中国等核大国目前都将高温气冷堆列为核能制氢的首选方案。

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不同反应堆技术的出口温度

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主要核大国的研究方向和进程
美国能源部（DOE）早在2004年就启动了核能制氢研究工作，目前的主要进展仍是与现有核电机组匹配的低温电解制氢示范，对基于高温工艺热的热循环制氢和高温蒸汽电解制氢，开展了大量研究工作和原理验证，但其工业规模示范仍受制于高温反应堆的研发和商业化部署。
2019年以来，美国能源部先后支持了三个现役核电机组低温电解制氢商业示范项目，并提供总计约3000万美元的资金支持，这些项目全部由能源部下属爱达荷国家实验室牵头，计划最早于2023年投入运行，其制氢成本和对核电机组经济性的改善仍有待于验证。
在高温/超高温气冷堆尚未实现商业化应用的情况下，积极推进现有核电机组示范和规模化制氢无疑是更为务实的做法，事实上这也是改善美国现役核电机组经济性的重点举措之一，美国核电机组的持续运行面临着严峻的经济性挑战，自2013年以来已有10台机组在运行寿期内永久关闭，另有10多台机组宣布将在未来几年内关闭。
法国作为全球核电比例最高的国家，目前仍在开展高温热化学制氢和蒸汽电解制氢的试验研究工作，尚未开展在役压水堆核电机组制氢示范。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，但目前尚未提出明确的技术路线图。
英国核能制氢的技术路线同样是“两条腿“走路。短期内首先在在役核电机组上进行制氢示范和应用，中长期则优选高温气冷堆制氢，并将高温气冷堆作为其先进模块化反应堆的首选堆型，并提供资金支持示范项目建设， 2021年英国政府颁布的“绿色工业革命10项计划” （Ten Point Plan）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。
2021年5月，英国核工业协会（NIA）宣布其《氢能路线图》已获得英国核工业委员会（NIC）通过，提出到2050年英国1/3的氢需求由核能生产，但并未提出具体的实现路径，目前也未实质推进现役核电机组的示范制氢。
日本的首选方案是使用高温气冷堆制氢。日本原子力研究机构（JAEA）自1998年建成运行热功率30 MWe的高温气冷试验堆（HTTR），成功实现在850 ℃下稳定运行，2004年冷却剂出口温度达到950 ℃ ，该试验堆的主要目的是验证高温蒸汽制氢工艺，成功完成了连续一周的制氢试验运行。在高温试验堆的基础上，日本原子力研究机构进行了大功率（600 MWt）高温气冷堆设计研发，但一直未进行工程验证和项目建设。
中国也在积极推进核能制氢研究工作，优选方向同样是利用高温气冷堆核热制氢。清华大学从2004年开始论证核能制氢方法的可行性，随后开展了对碘硫循环核热制氢的基础性实验研究。“十二五”期间，国家设立高温气冷堆科技重大专项，主要目标之一是掌握碘硫循环和高温蒸汽电解制氢的关键技术。