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摘要：日本原子能研究开发机构公开了在大洗研究所推进研究的连续制氢试验装置，并计划通过结合IS工艺和高温气冷反应堆来制造“无碳”氢，并将推进技术验证，旨在2040年前实现每小时制氢100~1000m³。

关键字：高温气冷反应堆、连续制氢试验装置、IS工艺、高温试验反应堆、“无碳”氢

日本原子能研究开发机构（以下简称“JAEA”）于2021年12月24日公开了在大洗研究所（茨城县大洗町）推进研究的连续制氢试验装置（图1）。目前该装置的制氢能力为0.1m³（100升）/h。JAEA的目标是在2030年代确立以高温气冷反应堆（HTGR）为热源的制氢技术。

图1 连续制氢试验装置

宽约18米。每小时制氢100升。

（来源：日经）

氢燃烧时不会排放二氧化碳，因此作为用于实现碳中和的下一代能源，其在燃料电池汽车和氢还原炼铁等方面的需求将不断增加。但是，目前主流的制氢方法——水蒸气重整法等在制造过程中会排放CO₂，因此从整体上来看削减CO₂的效果并不明显。

与之相比，此次JAEA公开的试验装置采用被称为“IS工艺”的方法。IS工艺在制氢过程中不会排放CO₂。该方法通过对使用碘（I）、硫（S）、水（H₂O）的多个化学反应进行组合来制造氢气。在设备内进行碘和硫的循环时，从水中制得氢（图2）。

图2 IS工艺概要硫酸分解反应需要900℃的高温

（来源：日本核能研究开发机构）

针对IS工艺的实用化，JAEA已进行了近20年的研究。该工艺在进行硫循环时，硫酸（H₂SO₄）的分解反应需要900℃的高温。关于实验中使用的热源，目前采用电热器，今后的目标是利用高温气冷反应堆产生的热量。由于需要在高温下处理高腐蚀性物质，因此将持续研发耐腐蚀性和耐热性良好的设备。

使用高温气冷反应堆作为热源时不会排放CO₂。JAEA计划利用氦气将核裂变反应产生的热量送到核反应堆外，并运输到邻近地区建设的制氢设备中。通过结合IS工艺和高温气冷反应堆，制造“无碳”氢。

时隔10年后，JAEA在2021年7月重新开始运行位于大洗研究所内的高温气冷试验堆——“高温试验反应堆（HTTR）”。另外，JAEA将推进用于安全连接制氢设备与高温试验反应堆的技术验证，目标是在2040年前实现每小时制氢100~1000m³。此后，为实现2050年的碳中和目标，将推进向民间的技术转移。

核能机构公开试验装置，能够以100L/h的速度连续制氢