核能制氢技术电子书

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前言

目录

1.1 氢能概述

1.1.1 “双碳”目标的提出

1.1.2 氢能在实现“双碳”目标中的角色

1.1.3 核能制氢在氢气大规模供应中的作用

1.2 氢能产业发展现状及未来趋势

1.2.1 氢能发展现状

1.2.2 制氢技术概述

1.3 我国核能发展现状与展望

1.3.1 我国核电发展现状

1.3.2 核能在实现“双碳”目标中的作用

1.4 核能制氢的意义

参考文献

2.1 核能与核反应堆系统

2.1.1 核能

2.1.2 传统核反应堆系统

2.1.3 核反应堆的分代

2.1.4 第四代核能系统

2.1.5 核能制氢系统对反应堆的要求

2.2 核能制氢技术

2.2.1 甲烷蒸汽重整

2.2.2 热化学循环分解水

2.2.3 混合循环

2.2.4 高温蒸汽电解

2.2.5 水电解

2.2.6 核热辅助碳氢化合物及生物质转化制氢

2.2.7 水辐射分解制氢

2.3 核能系统与制氢技术的集成

2.3.1 核反应堆系统与天然气和煤转化制氢技术的集成

2.3.2 核能与高温蒸汽电解的结合

2.3.3 VHTR与I-S循环结合

2.3.4 VHTR与HyS循环耦合

2.3.5 SCWR与Cu-Cl循环耦合

参考文献

3.1 高温气冷堆技术的发展历程

3.1.1 早期及改进型气冷堆

3.1.2 高温气冷堆简介

3.1.3 模块式高温气冷堆

3.1.4 超高温气冷堆

3.2 高温气冷堆系统和设备

3.2.1 堆芯结构和燃料

3.2.2 一回路系统

3.2.3 燃料装卸系统

3.2.4 氦气净化系统

3.2.5 舱室冷却系统

3.2.6 反应堆安全壳

3.3 高温气冷堆的技术特性

3.3.1 固有安全性

3.3.2 多用途

3.3.3 灵活性

3.4 高温气冷堆用于核能制氢

3.4.1 核能制氢技术评价

3.4.2 核能制氢系统和设备

3.4.3 目前各国研究现状

3.5 小结

参考文献

4.1 碘硫循环分解水制氢原理

4.2 碘硫循环基础与工艺研究

4.2.1 Bunsen单元

4.2.2 氢碘酸单元

4.2.3 硫酸单元

4.3 碘硫循环过程模拟与效率分析

4.3.1 单元模型建立与模拟

4.3.2 全流程模拟

4.3.3 碘硫循环制氢效率分析

4.3.4 碘硫循环过程工程材料

4.4 碘硫循环台架构建、闭合及连续运行

4.4.1 日本

4.4.2 美国

4.4.3 韩国

4.4.4 中国

4.5 碘硫循环制氢设备研发

4.5.1 Bunsen反应器

4.5.2 氢碘酸分解器

4.5.3 硫酸分解器

参考文献

5.1 混合硫循环概述

5.2 二氧化硫去极化电解工艺概述

5.2.1 二氧化硫去极化电解发展概况

5.2.2 二氧化硫去极化电解与其他电解制氢工艺对比

5.3 二氧化硫去极化电解池结构

5.3.1 早期平行板结构SDE电解池

5.3.2 PEM型SDE电解池

5.4 二氧化硫去极化电解催化剂

5.4.1 SDE催化剂与PEM水电解催化剂的差异

5.4.2 SDE催化剂研究进展

5.5 二氧化硫去极化电解过程机理研究

5.5.1 SDE阳极体系中S（Ⅳ）向S（Ⅵ）物质的转化

5.5.2 SDE副反应及其应对策略

5.6 混合硫循环工艺路线与主要设备

5.6.1 SDE电解工段

5.6.2 硫酸浓缩工段

5.6.3 硫酸分解工段

5.7 混合硫循环过程模拟与优化

5.8 混合硫循环应用前景与重点研究方向

参考文献

6.1 核能高温电解制氢系统耦合原理

6.1.1 SOEC基本原理

6.1.2 SOEC热力学与动力学分析

6.1.3 SOEC的制氢效率

6.1.4 高温电解制氢技术的优势

6.2 SOEC的基本组成与分类

6.2.1 电解质

6.2.2 阴极

6.2.3 阳极

6.2.4 SOEC的连接体材料与密封材料

6.2.5 SOEC的分类

6.3 SOEC电堆与系统

6.4 SOEC发展历程与现状

6.5 SOEC多样化应用场景

6.5.1 SOEC制油及化学品

6.5.2 基于SOEC的氮循环工艺

6.5.3 可再生能源储能

6.5.4 基于SOEC的新型混合能源系统

6.6 核能高温电解制氢能耗及经济性评价

参考文献

7.1 核热辅助的天然气重整制氢

7.1.1 天然气重整技术概述

7.1.2 核热辅助的天然气重整技术

7.2 核热辅助的煤气化制氢

7.2.1 煤气化制氢

7.2.2 核热辅助的煤气化制氢技术

7.3 核能与生物质耦合制氢

7.3.1 生物质热化学制氢

7.3.2 核能与生物质能联合制备氢或液体燃料

参考文献

8.1 引言

8.2 高温气冷堆与制氢系统耦合的整体介绍

8.3 高温气冷堆与制氢系统耦合的能量梯级利用原理

8.4 超高温气冷堆与碘硫循环制氢系统耦合方案研究

8.4.1 基于蒸汽透平循环的氢、电联产系统

8.4.2 基于蒸汽透平循环的热、电、氢联产系统

8.4.3 基于氦气透平循环的氢、电联产系统

8.5 碘硫循环制氢流程的优化研究

8.6 超高温气冷堆与混合硫循环制氢系统耦合方案研究

8.7 小结

参考文献

9.1 概述

9.1.1 氢能及核能的安全应用

9.1.2 核设施与制氢设施耦合的安全

9.2 核工艺热应用和核能制氢系统的安全要求

9.2.1 核工艺热用于工业领域的一般要求

9.2.2 核工艺热供应系统的一般安全策略与应对措施

9.3 高温堆制氢的安全特性

9.3.1 反应堆与制氢厂在事故状态下的相互影响

9.3.2 可燃工艺气体泄漏与扩散对反应堆的影响

9.3.3 有害化学物质的扩散及对反应堆的影响

9.4 高温堆制氢过程中氚的影响

9.4.1 氚的产生及一回路中氚的行为

9.4.2 氚（和氢）通过金属壁的渗透及在反应堆各回路中的迁移研究

9.4.3 基于HTR-10与HTR-PM中氚的源项研究

9.4.4 氚的限值标准及碘硫循环制氢厂产物中氚含量评价

9.4.5 核能制氢过程关于氚问题需要进一步开展的研究工作

9.5 不同工艺的核能制氢厂的实践及安全问题

9.5.1 核能辅助的煤气化制氢项目

9.5.2 核辅助的甲烷蒸汽重整制氢方法的安全问题

9.5.3 核热碘硫热化学循环的安全问题

9.5.4 核热辅助的高温蒸汽电解工艺的安全问题

9.6 核能制氢厂非核设计的对策研究

9.6.1 核能制氢厂非核设计的原因

9.6.2 安全隔离距离选择及各国法规要求与实践

9.6.3 核能制氢厂非核设计的应对策略

参考文献

10.1 引言

10.2 反应堆与制氢厂的相互影响

10.3 氢气扩散

10.3.1 氢气泄漏扩散的原理

10.3.2 氢气泄漏扩散的研究方法

10.4 氢气扩散机理实验研究

10.4.1 开放空间中气体泄漏扩散规律

10.4.2 风洞实验中气体泄漏扩散规律

10.4.3 风洞实验中设置障碍物时气体泄漏扩散规律

10.5 氢气扩散数值模拟研究

10.5.1 风速和风向的影响

10.5.2 泄漏口直径的影响

10.5.3 泄漏排放口高度和角度的影响

10.5.4 危险条件的安全评估

10.6 抑制氢气泄漏扩散的方案研究

10.6.1 障碍物抑制氢气扩散的作用机理

10.6.2 立方体障碍物的作用规律

10.6.3 类球体和圆锥体障碍物的作用规律

10.6.4 圆柱面障碍物的作用规律

10.6.5 方案效果比较

10.7 小结

参考文献

11.1 概述

11.2 核能制氢在煤液化中的应用

11.2.1 传统煤液化过程

11.2.2 基于核能制氢的新型煤液化过程

11.3 核能制氢在氢冶金中的应用

11.3.1 基于高温气冷堆的炼钢系统描述

11.3.2 计算模型

11.3.3 结果与讨论

11.4 小结

参考文献

12.1 概述

12.2 评价模型与方法

12.2.1 HEEP软件简介

12.2.2 HEEP软件的计算原理

12.3 核能制氢经济性分析结果

12.3.1 制氢厂能量供应方式的影响

12.3.2 碘硫循环制氢效率的影响

12.3.3 时间和经济参数的影响

12.3.4 不同制氢工艺经济性的比较

12.4 小结

参考文献

13.1 概述

13.1.1 高温堆混合硫循环制氢

13.1.2 高温气冷堆碘硫循环制氢

13.2 生命周期评价概念

13.2.1 概念与内涵

13.2.2 评价方法

13.2.3 影响类别

13.2.4 特征化

13.3 高温气冷堆混合硫循环制氢技术生命周期评价

13.3.1 目标与范围

13.3.2 清单分析

13.3.3 环境影响评价

13.3.4 结果与解释

13.4 高温气冷堆碘硫循环制氢技术生命周期评价

13.4.1 目标与范围

13.4.2 清单分析

13.4.3 环境影响评价

13.4.4 结果与解释

13.5 小结

参考文献