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来自核电站的乏燃料或为绿色制氢提供关键突破口
发布日期:2025-11-15 16:38:15  稿源:cnBeta.COM

核废料和氢能经济似乎毫无关联,但阿联酋沙迦大学的一项最新研究指出,来自核电站的乏燃料有望提升水分解制取氢和氧的效率。氢气一直被视为理想的绿色能源载体,与氧气反应后只会产生水这一单一副产品。然而,氢气实际上并不是能量来源,而是一种能量传递介质,类似于我们将电力误认为是直接来自插座而非发电厂。

当前全球制氢的主要原料依然是化石燃料,原因在于化石燃料不仅作为原材料,同时也提供制氢所需的能量,这使得该工艺效率较高。

相较之下,更环保的制氢途径是通过电解法,即用电流将水分子分解为氢气和氧气。这种方法虽然原理简单、常见于儿童科学实验,但其效率低下且需要专门的外部电源。

沙迦大学团队提出,可以借助核废料提升制氢效率。从经济角度看,乏燃料刚离开反应堆时温度和放射性极高,需要在储存池中冷却多年才能进一步处理和处置。如果能在此期间利用其特性,无疑具有实际价值。此外,未进行后处理的乏燃料几乎完全由铀组成,这部分资源亦可得到有效利用。

该团队提出了四种利用核废料提升制氢效率的方法,均无需让水与废料直接接触,不会产生污染隐患:

  1. 放射分解法(Radiolysis):通过α、β和γ粒子轰击水分子,使其提前被分解为氢自由基、羟自由基、水合电子、分子氢和过氧化氢等。这些物质更易被电流进一步分解为氢气,产量显著提升。

  2. 铀基催化法:将废料中的铀提炼出来作为催化剂,加速电化学反应,本身不被消耗。相比使用铂金等贵金属,废核铀作为催化剂成本极低。

  3. 铀助汽蒸甲烷重整法(SMR):采用铀催化剂提升工业主流的汽蒸甲烷重整制氢效率。与其他催化剂相比,铀催化剂显著降低碳沉积风险,延长催化剂使用寿命。

  4. 废料热能驱动法:利用核废料释放的热量为化学或电化学反应提供能量,从而提升整体能效,无需单独配置加热系统。

研究团队表示:“利用核废料制氢是一项创新性方法,将长期困扰的环境问题转化为有益资源。氢将成为全球对可持续清洁能源需求增加的关键能量载体。”

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