「地质氢」料掀新一轮「淘氢热」
发布 : 2024-4-09 来源 : 明报新闻网 用微信扫描二维码，分享至好友和朋友圈 | 加关注  明声网温哥华 微信公众号 |
氢气是一种能量密度极高的气体，早在太空探索年代，它被认为有潜力成为化石燃料的替代品之一。不过，以往科学家和能源业者普遍认为，自然界中存在的氢气极少，氢气的生产方式，主要离不开将煤气化、用水蒸汽将天然气转化，或将水电解等3种方式。然而，近年愈来愈多研究显示，在地表之下自然存在氢气，称为「地质氢」或「天然氢」。而且，其浓度和蕴藏量看来不太低，估计其开采成本相当有竞争力。地质学家预料，「地质氢」将会在主要经济体当中掀起新一轮的「淘氢热」！
「地质氢」或有多个成因
所谓「地质氢」，是指在地球表面下以自然形式发现的氢气。地质学家发现，有多达数十种自然过程可以产生氢气，但究竟当中那些机制能够产生大量氢气，暂时仍未能完全肯定。
关于「地质氢」的形成，现时有很多种解释，大致可以分为「深层释放」、「地质化学生成」、「生物生成」三大类。「深层释放」类理论认为，地球的地核和地幔中本来就存在极丰富的氢，随著地质运动而逐渐释放到地表。而「地质化学生成」和「生物生成」类理论认为，岩石破裂产气、岩石和流体的氧化作用、水的裂解、有机生物和非生物分解等地下化学反应，都可能产生氢气。
其中一个可能性甚高的成因是，地下水和「橄榄石」（一种呈绿色的镁铁矽酸盐）等富含铁的矿物在高温下发生反应，令水被分解为氢气和氧气。当中，氧气与矿物中的铁结合，而氢气则逃逸到周围的岩石层之间，或者被吸附在岩石内。
虽然世界各国对于「地质氢」的勘探调查仍处起步阶段，但从近年勘探结果看来，「地质氢」看来具有一定的开采潜力。据媒体报道，至今，全世界已经有30多个国家发现了逸出的「地质氢」浓度超过10%的案例，包括美国、加拿大、法国、马里、阿曼、俄罗斯、巴西等。
乐观估计每公斤生产成本低于1美元
在马里、阿曼、美国，更有从地下泄漏的气体中检测到浓度高达90%以上的氢气的案例。其中，在非洲马里南部陶德尼巨型盆地布尔克布古（Bourakebougou），当地人利用地下泄漏出来的氢气来发电已有一段时间。法国亦在2023年，在洛林矿盆地发现了高浓度的「地质氢」，储量可能达到4600万吨。
在中国内地的柴达木盆地、松辽盆地、云南、山西、渤海湾盆地等地区据报都发现了「地质氢」，但浓度和蕴藏量未明。
有不少科学家和能源业者乐观估计，若大量开采的话，「地质氢」的每公斤生产成本将会低于1美元。所以，「地质氢」又被称为「白氢」或「金氢」。
相比之下，现时以化石燃料来生产氢气，每公斤成本要0.5至1.7美元，而且过程中会产生大量二氧化碳。若使用可再生能源来将水电解以生产氢气（现时最环保的制氢方法，称为「绿氢」），每公斤成本达3至8美元，通常约为6美元。
根据2020年的一篇学术研究文献统计，截至该年，估计全球已发现的「地质氢」每年逸出量为1500万至3100万吨。而美国地质调查局近年估计，地球地表下可能蕴藏著超过5万亿吨的「地质氢」。虽然当中大部分都可能难以开采，但只要开采到其中的小部分，就足以为能源产业带来重大改变。
美国能源部高级研究计划局能源科主任Wicks去年接受《Forbes》访问时表示，从全球来看，「地质氢」的蕴藏量可能是天文数字，这个推测是基于产生氢气所需的地质条件很普遍而得出的。他又称：「潜在的储藏量是150万亿吨，而10亿吨就可以为美国提供一年电力。」
有研究机构指出，现时还未有真正商业化的「地质氢」开采项目，但美国、澳洲、加拿大、法国、西班牙等西方国家在「地质氢」的开采规划方面处于领先水平。
在西方国家，除了传统石油巨擘对于「地质氢」虎视眈眈之外，还有一批初创企业，也开始或准备加入勘探行列，包括Koloma、Gold Hydrogen、HyTerra、Natural Hydrogen Energy、Helios Aragon等。其中Koloma吸引到微软创办人Bill Gates的突破能源基金会及其他机构合共投资9100万美元。
西方国家开采规划处领先水平
有研究机构估计，随著勘测和开采技术进步，「地质氢」未来可能成为主要能源形式之一，甚至代替天然气；预计到2035年，全球「地质氢」产业价值将会达到约800亿美元。不过，也有一些地质学家指出，很多估计都可能太过乐观。例如「地质氢」的蕴藏量可能非常分散，令到其开采无法符合成本效益。此外，「地质氢」依状态不同，可以分为游离态、包裹体、溶解氢三类。
其中，游离态大多为气态的「地质氢」，一般分布在浅层地表中；包裹体指包裹或吸附在岩石内的氢，大多分布在压力较高的深层地质中；溶解氢指溶解在水中的氢气，大多存在于氢矿周围的地下水。现时各国勘探的，主要只是游离态的「地质氢」。
更重要的是，在「地质氢」开采过程中，一定会有不少氢气会泄漏到大气层中。而氢气在100年间的温室效应，大约相当于二氧化碳的11.6倍。
「地质氢」或有多个成因
所谓「地质氢」，是指在地球表面下以自然形式发现的氢气。地质学家发现，有多达数十种自然过程可以产生氢气，但究竟当中那些机制能够产生大量氢气，暂时仍未能完全肯定。
关于「地质氢」的形成，现时有很多种解释，大致可以分为「深层释放」、「地质化学生成」、「生物生成」三大类。「深层释放」类理论认为，地球的地核和地幔中本来就存在极丰富的氢，随著地质运动而逐渐释放到地表。而「地质化学生成」和「生物生成」类理论认为，岩石破裂产气、岩石和流体的氧化作用、水的裂解、有机生物和非生物分解等地下化学反应，都可能产生氢气。
其中一个可能性甚高的成因是，地下水和「橄榄石」（一种呈绿色的镁铁矽酸盐）等富含铁的矿物在高温下发生反应，令水被分解为氢气和氧气。当中，氧气与矿物中的铁结合，而氢气则逃逸到周围的岩石层之间，或者被吸附在岩石内。
虽然世界各国对于「地质氢」的勘探调查仍处起步阶段，但从近年勘探结果看来，「地质氢」看来具有一定的开采潜力。据媒体报道，至今，全世界已经有30多个国家发现了逸出的「地质氢」浓度超过10%的案例，包括美国、加拿大、法国、马里、阿曼、俄罗斯、巴西等。
乐观估计每公斤生产成本低于1美元
在马里、阿曼、美国，更有从地下泄漏的气体中检测到浓度高达90%以上的氢气的案例。其中，在非洲马里南部陶德尼巨型盆地布尔克布古（Bourakebougou），当地人利用地下泄漏出来的氢气来发电已有一段时间。法国亦在2023年，在洛林矿盆地发现了高浓度的「地质氢」，储量可能达到4600万吨。
在中国内地的柴达木盆地、松辽盆地、云南、山西、渤海湾盆地等地区据报都发现了「地质氢」，但浓度和蕴藏量未明。
有不少科学家和能源业者乐观估计，若大量开采的话，「地质氢」的每公斤生产成本将会低于1美元。所以，「地质氢」又被称为「白氢」或「金氢」。
相比之下，现时以化石燃料来生产氢气，每公斤成本要0.5至1.7美元，而且过程中会产生大量二氧化碳。若使用可再生能源来将水电解以生产氢气（现时最环保的制氢方法，称为「绿氢」），每公斤成本达3至8美元，通常约为6美元。
根据2020年的一篇学术研究文献统计，截至该年，估计全球已发现的「地质氢」每年逸出量为1500万至3100万吨。而美国地质调查局近年估计，地球地表下可能蕴藏著超过5万亿吨的「地质氢」。虽然当中大部分都可能难以开采，但只要开采到其中的小部分，就足以为能源产业带来重大改变。
美国能源部高级研究计划局能源科主任Wicks去年接受《Forbes》访问时表示，从全球来看，「地质氢」的蕴藏量可能是天文数字，这个推测是基于产生氢气所需的地质条件很普遍而得出的。他又称：「潜在的储藏量是150万亿吨，而10亿吨就可以为美国提供一年电力。」
有研究机构指出，现时还未有真正商业化的「地质氢」开采项目，但美国、澳洲、加拿大、法国、西班牙等西方国家在「地质氢」的开采规划方面处于领先水平。
在西方国家，除了传统石油巨擘对于「地质氢」虎视眈眈之外，还有一批初创企业，也开始或准备加入勘探行列，包括Koloma、Gold Hydrogen、HyTerra、Natural Hydrogen Energy、Helios Aragon等。其中Koloma吸引到微软创办人Bill Gates的突破能源基金会及其他机构合共投资9100万美元。
西方国家开采规划处领先水平
有研究机构估计，随著勘测和开采技术进步，「地质氢」未来可能成为主要能源形式之一，甚至代替天然气；预计到2035年，全球「地质氢」产业价值将会达到约800亿美元。不过，也有一些地质学家指出，很多估计都可能太过乐观。例如「地质氢」的蕴藏量可能非常分散，令到其开采无法符合成本效益。此外，「地质氢」依状态不同，可以分为游离态、包裹体、溶解氢三类。
其中，游离态大多为气态的「地质氢」，一般分布在浅层地表中；包裹体指包裹或吸附在岩石内的氢，大多分布在压力较高的深层地质中；溶解氢指溶解在水中的氢气，大多存在于氢矿周围的地下水。现时各国勘探的，主要只是游离态的「地质氢」。
更重要的是，在「地质氢」开采过程中，一定会有不少氢气会泄漏到大气层中。而氢气在100年间的温室效应，大约相当于二氧化碳的11.6倍。