[发明专利]一种利用高温气冷堆的硫碘循环制氢系统与方法

说明书

本发明公开了一种利用高温气冷堆的硫碘循环制氢系统与方法，通过将高温气冷堆发电系统与热化学硫碘循环制氢系统进行耦合，利用高温气冷堆出口的高温氦气作为热源，使水在800℃至1000℃下催化热分解，从而制取氢气和氧气。高温气冷堆出口的高品位热能用于制氢过程，经过氦‑氦换热器换热后的低品位热能用于发电，发电得到的电能供给制氢过程，剩余的电能输出至电网，从而实现高温气冷堆能量的梯级利用和零碳排放的氢电联产。

技术领域

本发明属于核能制氢综合利用技术领域，具体涉及一种利用高温气冷堆的硫碘循环制氢系统与方法。

背景技术

传统化石能源的使用会释放大量的二氧化碳、硫化物、氮氧化物和粉尘颗粒等污染物质，造成全球温室效应加剧、环境污染等严重问题。氢气是一种清洁能源，利用后只有水生成。它可以气态、液态、固体氧化物等多种形式存储和运输，并能适用于多种应用条件，在清洁燃烧、氢燃料电池等方面的应用具有广阔的应用前景。

目前主要制氢方法为化石燃料制氢：48％来自于天然气，30％来自于石油，18％来自于煤；其余的4％来自于电解水制氢。化石燃料制氢过程会释放大量温室气体及污染物，电解水制氢消耗大量电能，转化效率低成本高，这与未来氢能发展高效化、清洁化、低成本化的理念不一致。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用高温气冷堆的硫碘循环制氢系统与方法，通过将高温气冷堆发电系统与热化学硫碘循环制氢系统进行耦合，利用高温气冷堆出口的高温氦气作为热源，使水在800℃至1000℃下催化热分解，从而制取氢气和氧气。高温气冷堆制氢原理为：高温气冷堆出口的高品位热能用于制氢过程，经过氦-氦换热器换热后的低品位热能用于发电，发电得到的电能供给制氢过程，剩余的电能输出至电网，从而实现高温气冷堆能量的梯级利用和零碳排放的氢电联产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用高温气冷堆的硫碘循环制氢系统，包括发电部分和硫碘循环制氢部分；

所述发电部分采用氦气冷堆作为高温热源，包括反应堆6，所述反应堆6出口的高温高压氦气通过氦-氦换热器7后进入氦气透平8做功，氦气透平8带动发电机9发电同时也带动同轴的低压压气机2和高压压气机4对工质进行压缩；所述氦气透平8的排气经过回热器5低压侧后将热量传输给高压侧氦气，然后进入预冷器1降至低温，低温氦气进入带有中间冷却器3的压气机组，然后被压缩成高压氦气，高压氦气经过回热器5高压侧后被加热至接近氦气透平8的排气温度，然后再进入反应堆6堆芯重复被加热；