王多美、周宜欣 / 原子能科技研究院；陳鵬仁 / 勤益科技大學；顏溪成 / 台灣大學
本文探討全球潔淨能源轉型氫能作為能源載體，其與電力系統、核輻射與核廢棄物之互補應用。能源運用需顧及工業競爭力與減碳目標，電動車、太陽光電模組等淨零關鍵技術，已為跨區能源貿易主軸，電能、氫氣與其衍生物被視為最具潛力的替代能源載體。氫能經濟涵蓋氫氣的生產、儲存、運輸與終端使用，提升再生能源併網韌性並滿足長期儲能需求。現今大規模儲氫仍面臨成本與能效限制，電力儲能在短期程供應更具成本效益，而氫能適合長期與季節性儲能。核能輻射與能源載體互補應用，核廢棄物釋放熱量，提升水製氫與蒸汽重整效率，可將長期困擾的放射性廢棄物，轉化為產氫程序資源，致使核能輔助製氫更具前景契機。
【內文精選】
核能輻射與能源載體互補應用
核能為成熟商業發電技術，已完成建置運轉核能反應器超過454件，總貢獻達全球電力10%，大型核電廠為壓水反應器(Pressurized Water Reactor; PWR)或沸水反應器(Boiling Water Reactor; BWR)，而近期新核能技術發展小型模組化核反應器(Small Modular Reactors; SMRs)。SMRs能依電網調度與再生能源併網，微幅功率調節，建置傳統核反應器須8年，SMRs建期縮短至3年，核能設施建設期相對大幅縮短，且同步縮減輻射防護緊急規劃區域，降低總體初期投資成本，如此將吸引更廣泛國家採用。
1. 核能驅動潔淨氫能
由核電廠運轉模式發想，綜合應用核材料、電力生成與壓縮氫氣技術，交匯主要項目（燃料、電能與水），核能-太陽能-氫能系統構成高效潔淨電力。乍看初想氫氣似乎即為完美理想的綠色能源，氫與氧反應相應廢棄物僅為水，惟氫氣只是能源傳輸介質，非即可使用能源。如寄望氫氣能取代化石燃料，當今產氫效率最高來源正為碳基材料；環保製氫方式如水電解模式，能量效率極低且需備專用外部電力來源。若以α、β、γ射線轟擊水分子，輻解作用(Radiolysis)預先將其分解成氫自由基、氫氧根自由基、氫氣、過氧化氫等，這些物質皆較初始水分子更容易被電流解離，將大幅增加製氫效率。
2. 應用核廢棄物強化產製綠氫效能
大型商業應用最潔淨之綠氫製程，水轉換為氫與氧效能不佳，採用貴金屬觸媒造價不斐且易劣化，若自核廢棄物萃取鈾，製作催化劑加速反應，其成本遠低於鉑等貴金屬觸媒。若使用鈾觸媒執行蒸汽甲烷重整，此為目前全球主要的工業製氫方式，鈾觸媒不易產生碳積聚，使用壽命更長。從反應爐剛取出燃料棒之熱能與放射性都高得難以處理，必須置於儲存池數年方能進行再處理或處置，若將此特種高能期間善加利用，可將核放射性廢棄物用於產氫，程序如圖五。
圖五、核放射性廢棄物產氫程序
核廢棄物本身釋放熱量驅動化學與電化學反應，且無須額外配設供熱系統，使產氫過程更高效能，亦將長期困擾核電應用的放射性廢棄物問題轉化為有用資源---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》474期，更多資料請見下方附檔。