摘 要：氢能和核能因其不会排放二氧化碳，被看作是环境友好型能源。日本东芝公司一直致力于高温水蒸气电解技术的研发，利用核能通过固体氧化物电解池制氢。本文通过对应用于高温气冷堆的系统概念的研究，同时从制氢效率、制氢成本和开发风险的角度回顾东芝公司的相关研究成果，证实了核能高温水蒸气电解制氢的可能性。
关键字：制氢、高温水蒸气电解、核能、固体氧化物电池、高温气冷堆、制氢效率关于核能高温水蒸气电解制氢的研究
笠井重夫，藤原 齐二，山田 和矢，小川 斗
松永健太郎，吉野 正人，帆足 英二，牧野 新一
（本文为连载篇，此次介绍目录中蓝色字体部分）
目录
I. 序言
II. 高温水蒸气电解制氢的原理及研究课题
1. 高温水蒸气电解制氢原理
（1）电解池结构及反应式
（2）制氢所需的功率
（3）热中性点
2. 研究课题
（1）制氢效率
（a）制氢效率的定义
（b）提高制氢效率的措施
（c）总结
（2）制氢成本
（a）制氢成本的定义
（b）降低制氢成本的措施
a） 防止制氢量的损失
b） 成本最小化
c） 总结
（3）开发风险
（a） 高温水蒸气电解的研发现状
（b）降低风险的措施
a）大容量风险
b）故障风险
（c）总结
（4）研究课题的总结
III. 东芝电解实验分析
1. 电解池的开发
（1）电解池的设计
（2）电解特性
（3）总结
2. 电解装置（SOEC）的开发
（1）电解装置（SOEC）的设计
（2）制氢特性
（3）总结
IV. 与高温气冷反应堆连接的制氢系统的建造
V. 结论
Ⅰ. 序言
以发展中国家为中心，未来全球的能源需求将不断扩大。此前以化石燃料为中心的能源供应系统不仅造成了全球变暖等全球性的环境问题，将来还面临着能源枯竭的问题。氢气可从地球上丰富的水中制得，且燃烧时不会产生二氧化碳，因此无论是资源性或是环保性，其都被看作是良好的能源载体（二次能源）。另一方面，核能同样不会排放二氧化碳，不会对全球环境造成破坏，同时通过采用快反应堆循环，使其成为一种长期能源（一次能源），能够以千年为单位提供稳定的能量来源。这两种能源技术关乎地球未来，核能发达国家正在探讨如何将两种技术结合使用。
关于核能制氢技术，正在探讨一种制氢方法，其可适用于轻水反应堆、高速反应堆和高温气体反应堆等各种反应堆的温度水平。高温水蒸气电解（High Temperature Steam Electrolysis: HTE）是一种环境友好型制氢方法，其从水种制取氢气，不产生二氧化碳，适合在高温气体反应堆或快反应堆的温度范围内进行。核能高温水蒸气电解制氢的概念图如图1所示，该制氢系统利用核反应产生的热量，在发电的同时，对制氢原料，即水进行加热，然后将电能和水分别送至制氢装置以制取氢气。