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21世紀氫能源之父 – 核能
氫氧燃燒作用產生水，是每個中學生都知道的常識，因為不會產生二氧化碳，所以被視為徹底改善全球氣候變化威脅的主要救星。
問題是，如果答案這麼簡單，為什麼到現在才想到呢？
因為：產生氫氣並不簡單，而大量安全儲存氫氣更是難事！
一、 產生氫氣的方法
目前產生氫氣的方法有3種：
電解水、高溫把水蒸氣分解成氫、氧，與利用高溫熱化學產生氫氣。
- 電解水
電解水是最直接瞭當的產生氫氣方法。但是它需要大量電力，而且效率不高，換言之，消耗的能量比產生的能量還要多1.4倍！
- 高溫把水蒸氣分解成氫、氧
這是目前產生氫氣最主要方法。譬如現在氫氣有95%是由天然氣加熱水蒸氣製造。
- 高溫熱化學
高溫熱裂解產生氫氣是目前技術發展主流，不過還沒有成熟產品。只要有足夠熱源，就可以分解不同物質來產生氫氣。核能可以，傳統火力電廠一樣可以，只是火力發電一樣產生大量二氧化碳。
利用核能高溫熱化學產生的基本原理（圖1）：
- 高溫（800 - 1,000℃）分解硫酸，產生氧氣、二氧化硫。
H2SO4 → H2O + SO2 + 1/2O2（吸熱）
- 加入碘與二氧化硫、水反應，產生碘化氫。
I2 + SO2 + 2H2O → 2HI + H2SO4 (產熱)
- 將碘化氫的碘和氫分離（200 - 500℃），產生氫氣和碘。
2HI → H2 + I2
整個反應中，只要加入初始硫酸與水，就會源源不斷產生氫氣，SO2與I2都只是中間產物，不會對環境產生任何負擔。
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| 圖1 利用核能產生氫氣反應原理 |
但是用傳統高溫熱裂解煤就不同了，一樣會產生大量二氧化碳，坦白說祇是一個魔術遊戲而已。
1. 2C + O2 → 2CO
2. C + H2O → CO & H2
3. CO + H2O → CO2 & H2
這種技術稱為整合型氣化複循環系統(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)，將煤和水蒸氣轉變成氫氣和一氧化碳在氣鍋輪機裡燃燒，推動複循環的汽機發電。已經號稱是傳統火力電廠效能的極限典範了，要到2010年之後才會逐漸成熟。
二、 核反應器產生氫氣的展望
核能產生氫氣主要以高溫熱化學反應，所以提高反應器溫度就是當務之急；相對的，發電效率也大幅提高。常用的輕水式反應器（LWR）不能做到，所以改良祖父輩的石墨型反應器，就是解決方案。
產生氫氣需要高溫(750~1000℃)，而且要把反應器和化學工廠隔離。目前有3種適合反應器：
- 高溫氣冷式反應器（HTGR），燃料的排列不是水晶形就是六角形，功率達到285MWe操作在950℃之下。
- 先進高溫反應器（AHTR），用外殼有護套、石磨矩陣排列的燃料，並用融溶的鹽類氟化物做為冷卻劑，和HTGR相似，必可以在低壓下操作。
- 鉛冷式快滋生反應器，可以在比HTGR還要低的溫度下操作，俄國的BREST是最好的反應器，可以在只有540℃之下運轉。美國的STAR-H2也是在低溫下用去鹽作用來產生氫氣，但需要在780℃操作。
目前看來以AHTR最具冠軍相。這種反應器以熔融氟化鹽（NaF/ZrF4）為冷卻劑，早在50年代就運用在人造衛星上，而且與石墨相容性極高，安全無虞。（如圖2）
這種反應器安全性很高，而且引入先天安全（intrinsic safety）設計理念，要讓它不安全反而還很難呢。它的熱輸出可超過2000 MWt，在850℃下可產生1120 MWe的電功率。而產生的氫氣足可供應200萬輛汽車所需。
除了安全可靠又環保外，這種反應器的發電效率極高，在750、850和1000℃下，估計分別達到48%、56%和59%，不但比現有核反應器高很多，甚至比最先進的火力電廠效率更高，美國能源部估計在10年內就會問世。
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| 圖2 AHTR廠房佈置示意圖 |
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