使用低碳核电生产氢气可能会对钢铁行业的脱碳产生影响。 (照片：Adobe Stock)

钢铁生产占全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放量的 7% 以上。随着钢铁需求的不断增长，这一比例将在未来几十年大幅上升，而钢铁对于能源、运输、建筑和消费电器等行业至关重要。然而，核能可以帮助钢铁生产走向净零生产。

全球每年生产约 20 亿吨钢铁。据国际能源署称，到 2050 年，钢铁需求预计将增长三分之一以上，主要是发展中国家。越来越多的全球公司正在寻找使该行业的能源密集型工业流程脱碳的方法。

钢铁工业很大程度上依赖炼焦煤为高炉提供动力，高炉将铁矿石转化为钢铁，这一过程会排放大量CO 2。然而，可以使用一种称为铁直接还原的方法来生产钢，其中氢与铁矿石发生反应而不熔化，并释放水蒸气且不释放CO 2。

“制造绿色钢铁所需的氢气量是惊人的。传统上，化石燃料几乎全部用于产生氢气，因此找到必要量的脱碳氢气将是最大的挑战之一。”国际原子能机构非电力应用技术负责人弗朗西斯科·甘达说。 “零排放的核氢生产确实可以改变该行业的游戏规则，因为核电有潜力提供足够的热量和电力 24/7 来生产所需数量的氢气。这可能有助于在清洁能源转型方面取得巨大进步。”

核电反应堆与制氢装置相结合，可以作为热电联产系统有效地生产能源和氢气，并配备用于电解或热化学过程的组件。电解是使用直流电诱导水分子分裂，产生氢气和氧气的过程。

水电解在低于 100 摄氏度的相对较低温度下运行，而蒸汽电解在约 700 至 800 摄氏度的较高温度下运行，并且比水电解所需的电力更少。水电解是利用电力将水中的氢与氧分离的过程。这种类型的技术已经商业化数十年了。高温电解遵循相同的原理，但使用蒸汽形式的水，从而减少所需的电量。

电解槽技术的进步使得传统核反应堆的氢气生产变得更加高效和便宜。美国至少一座核电站——明尼苏达州的草原岛——正在安装高温电解槽，并利用反应堆产生的热量来降低用电量，从而降低核氢生产的成本。

Bloom Energy 氢能业务开发总监 Akhil Batheja 表示：“固体氧化物电解槽的高温工艺可以利用核电站中蒸汽形式的热能，使电解槽具有令人难以置信的高效率。”一家生产用于发电的固体氧化物燃料电池的公司。 “由于电力成本占电解氢成本的大部分，这为核电站和生产低碳氢提供了最佳的经济价值主张。”