业界普遍认为，这个最干净且相对具有成本效益的可再生氢，有望重塑能源格局并掀起新一轮绿色革命
来源：中国石化报 时间：2023-12-22 08:18
●王 林
近期，法国北部一座老煤矿矿床下发现丰沛的氢气，这种自然产生或存在于地壳中的“天然氢”也被称为白氢，法国的发现为世界上目前已知储量最大白氢矿，不仅在科学界备受瞩目，在能源领域同样引发热议。从理论上讲，白氢是天然的可再生能源，所含能量是石油的3倍，可以通过化学反应在地下不断自然产生，这意味着其能够源源不断地被开采。白氢开采和生产一旦实现商业化，不仅可以代替基于化石燃料生产的灰氢，甚至能令基于可再生能源电解水生产的绿氢黯然失色。全球范围内，围绕白氢勘探和生产的试验项目越来越多。业界普遍认为，这个最干净且相对具有成本效益的可再生氢，有望重塑能源格局并掀起新一轮绿色革命。
氢气浓度随探测深度增加
法国洛林大学和法国国家科学研究中心的一个科学团队在法国东北部寻找甲烷时，无意间在洛林矿盆地下发现了高浓度氢气，随着探测深度增加，氢气浓度也逐渐升高。
领导团队的菲利普·德·多纳托和雅克·皮罗农表示，当探测深度达到1093米，氢气浓度为15%；探测深度达到1250米时，氢气浓度增加到20%。根据计算，探测深度达到3000米时，氢气浓度可能增加到98%。
法国国家科学研究中心发布研究报告指出，洛林矿盆地发现的白氢矿，经测算，含氢量在600万吨到2.5亿吨之间，是目前全球发现的最大白氢矿床。
菲利普·德·多纳托表示：“白氢是纯氢或接近纯氢，无须处理且燃烧过程中不产生温室气体。这一发现将是世界向清洁、气候友好型能源过渡迈出的一大步。”
不过，雅克·皮罗农提醒，现在谈利用白氢为时过早。首先，需要证明在目前探测器所能到达的最深处，氢气浓度是否仍然持续增加；此外，如何有效利用这种资源并找到可行的商业模式也是需要思考的问题。
资金和技术是新挑战
美国地质调查局地球化学家杰弗里·埃利斯估计，地球表面下可能蕴藏着数百亿吨白氢，可以满足全球数百年能源需求。“我们有望迎来新一轮能源革命。”
“不过，这数百亿吨白氢分布较散、位置不好，短期内实现经济生产有点难。”杰弗里·埃利斯说，“但只要能完成1%的开发，就能在200年时间里实现5亿吨氢气产量。”
事实上，世界各地都发现了白氢矿，包括美国、俄罗斯、澳大利亚、阿曼、马里等。其中，马里是目前世界上唯一的正在开采白氢的国家，开采井位于首都巴马科西北约60公里处，1987年在钻井取水时偶然发现。据悉，目前，这口井已经喷涌了11年氢气，为附近村庄提供无碳电力。
美国有线电视新闻网报道称，根据马里井估算，白氢生产成本约为每千克1美元，而绿氢生产成本约为每千克6美元。不过，如果大量矿藏需要更深钻探，白氢开发成本可能会上升。
“白氢非常有前途。”法国波城大学科学研究员、白氢专家伊莎贝尔·莫雷蒂表示，“现在的问题不是储量，而是资金和技术。”
英国《独立报》援引投行数据称，预计到2030年，白氢产业价值将达到750亿美元。尽管目前开发仍处起步阶段，还需要对商业开采以及环境影响进行评估，但白氢仍可能颠覆清洁能源行业，成为钢铁、航空、海运等难脱碳领域的“解药”。
开采白氢的竞争已开始
一直以来，业内对自然界是否具备足够进行商业化勘探和开发的白氢储量持怀疑态度，但随着越来越多的储量被发现，白氢商业开采已提上日程，一场新竞争悄然拉开帷幕。
10月，澳大利亚初创公司Gold Hydrogen在南澳约克半岛拉姆齐项目试钻了第一口白氢井。早在20世纪20年代，约克半岛就发现一块拥有含80%氢的矿藏地。该公司总经理尼尔·麦克唐纳表示，还有更多测试和钻探工作要做，初步预计2024年底可开始早期生产。
今年2月，美国两家天然氢公司HyTerra和NH2E在内布拉斯加州开发一口专门测试白氢的井，将通过压裂将白氢释放出来。
美国初创企业Koloma则于近期获得9100万美元投资，准备在美国中西部开采白氢，但对于具体钻探地点和商业化目标仍守口如瓶。美国Natural Hydrogen Energy公司于2019年在内布拉斯加州完成一个勘探井，目前计划开发新井，该公司透露，已经非常接近第一个白氢商业项目投运。
英国Getech公司几十年来一直在帮助化石燃料公司分析原油和甲烷储量的地质数据，目前决定调整软件技术来寻找储存在地壳中的白氢。Getech董事长理查德·班尼特表示：“白氢有望成为主要清洁能源。未来一段时间，勘探企业将越发热衷利用专业知识和技术设备来勘测白氢‘最佳位置’。”
意大利研发低成本生产绿氢新技术
本报讯 据油价网报道，近日由意大利技术学院（IIT）及其衍生公司BeDimensional公司联合开展的一项研究确定了一种基于钌颗粒和太阳能发电系统的解决方案。小的钌颗粒和用于水电解的太阳能发电系统可以更有效、更便宜地生产绿氢。
这项技术可以在工业规模上降低绿氢生产的成本，通过采用比目前已知方法更高的效率，将电能（用于分裂水分子的能量偏差）转化为储存在产生的氢分子中的化学能。
研究人员使用钌纳米颗粒作为电解槽阴极的活性相，从而提高了整个电解槽的效率。钌是一种贵金属，作为铂开采的副产品，其化学性质与铂相似，但价格便宜得多，钌的价格约为每克18.5美元，而铂为每克30美元。这项新技术每千瓦只使用40毫克的钌，与质子交换膜电解槽广泛使用铂和铱形成鲜明对比。此前每千瓦需使用1至2.5克铂和铱，而铱的价格约为每克150美元。
研究人员总结道：“在未来，我们计划将这项技术和其他技术，如基于可持续二维材料的纳米结构催化剂，应用于由可再生能源供电，包括由光伏板供电的大规模电解槽中。” （李 峻）
（责任编辑：王莹 ）
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