Development of a new thermochemical and electrolytic hybrid hydrogen production system for sodium cooled FBR

ナトリウム冷却FBR用熱電併用水素製造システムの開発

中桐 俊男  ; 加瀬 健 ; 加藤 章一 ; 青砥 紀身 

Nakagiri, Toshio; Kase, Takeshi; Kato, Shoichi; Aoto, Kazumi

高速増殖炉(FBR)の熱を利用し、水を原料とする、熱電気併用による低温水素製造システムが日本原子力研究開発機構(JAEA)により提案された。このシステムは硫酸合成・分解反応を組合せた既存のプロセス(ウェスティングハウスプロセス)をもとに、三酸化硫黄分解プロセスに酸素イオン伝導性固体電解質による電気分解を適用して200から300C低温化したものである。SO電解は500から600Cの温度範囲で0.5V以下で行えることが確認され、化学反応ベースの熱効率は硫酸濃度と熱回収の影響で35%から55%の範囲で変化することも確認された。さらに、プロセス全体を実現するための水素製造実験が実施された。安定な水素と酸素の発生が観察され、最長実験時間は5時間である。

A new thermo-chemical and electrolytic hybrid hydrogen production system in lower temperature range is newly proposed by the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to realize the hydrogen production from water by using the heat generation of sodium cooled Fast Breader Reactor (FBR). The system is based on sulfuric acid (HSO) synthesis and decomposition process developed earlier (Westinghouse process), and sulfur trioxide (SO) decomposition process is facilitated by electrolysis with ionic oxygen conductive solid electrolyte to reduce the operation temperature 200-300 C lower than Westinghouse process. SO decomposition was confirmed experimentally, and theoretical thermal efficiency was evaluated. Furthermore, hydrogen production experiments to substantiate the whole process were performed. Stable hydrogen and oxygen production were observed in the experiments, and maximum duration of the experiments was about 5 hours.