核能到氢能的转化有多种途径，可以利用核能发电进行电解水制氢，也可以利用核反应堆产生的热来制氢。核能发电制氢，与普通电解水制氢技术相同，在技术上没有特殊的地方，但核电未来将是宝贵的电力基荷，用来电解水制氢并不是一种很好的选择。将核反应堆产生的热作为制氢的能源是较有应用前景的核能制氢方法。

图：核能制氢技术路线图

数据来源：《中国高温气冷堆制氢发展战略研究》

研究比较广泛的核能制氢的工艺主要有甲烷蒸汽重整、高温电解、热化学循环分解水等技术路线。通过选择合适的工艺，、高温电解、大规模制氢，减少碳排放。

来源：中国工程院院刊

甲烷蒸汽重整(SMR)是工业上主要的制氢方法。当用核反应堆产生的热作为蒸汽重整的热源时，过程所需甲烷气量显著减少，降低了成本。但这种技术仍然属于化石能源制氢，会产生大量温室气体，不利于推动碳中和进程。

高温电解技术适用于有廉价高温蒸汽源的场合。采用固体氧化物制氢技术，以高温蒸汽为原料，电耗可以降低至3.0kwhm，远低于常见的电解水制氢技术。固体氧化物制氢面临的主要问题是技术还不够成熟和成本较高。

热化学循环分解水制氢是利用核反应产生的热能直接制氢。由于水直接分解需要2500℃以上高温，难以实际应用，因此需要将热解过程通过热化学循环过程进行，即利用两个或多个热驱动的化学反应相耦合，组成一个闭路循环，所有的试剂都在过程中循环使用，使得每一个反应都可在较低温度下进行，所需热源温度可降低至800~900℃，其热效率与卡诺循环相似。国际上主要的热化学循环分解水制氢是碘硫循环，研究集中在反应动力学、热力学、反应物分离、材料稳定性、流程设计以及经济可行性分析，总体还处于研发验证阶段。

目前研发的主流核能制氢技术有热化学循环（碘硫循环和混合硫循环）和高温蒸汽电解。高温气冷堆出口温度较高，是目前最理想的制氢堆型。不同堆型的出口温度不同，其中 VHTR（超高温反应堆）、GFR（气冷快堆）、MSR（熔盐堆）、LFR（铅冷或铅-铋共熔物冷却的快堆）、SFR（钠冷快堆）、SCWR（超临界水堆）、PWR（压水反应堆）、BWR（沸水堆）的出口温度为 1000℃、850℃、800℃、800℃、550℃、550℃、315℃和 285℃。一般核能供热在 70-170℃，高温电解制氢及高温热化学制氢需要 800-100℃。压水堆可以用作常规电解，而高温气冷堆出口温度较高，能够提供高温工艺热，适用于高温制氢（高温热化学循环分解水、高温蒸汽电解），是目前最理想的制氢堆型。

图：不同核反应堆及应用的温度范围