【能源广角】“白氢”会成为革命性能源吗

2024年06月27日 80884阅读

  谈起未来能源,氢能定有一席之地。目前全球使用的氢气大多通过高碳工艺生产,少量低碳绿氢通过电解水制取,成本高,且不利于大规模长周期存储。去年以来,全球兴起了寻找天然氢的热潮,创业公司、产业资本纷至沓来。如果氢气真的可以像煤炭、油气一样从地球内部开采出来,能源绿色低碳转型就解决了一个大麻烦。

  全球应对气候变化背景下,人们根据氢气来源的不同将其划分为多种“颜色”。当前人类生产的绝大部分氢气来自化石能源,其产生过程会排放大量二氧化碳,这种被称为“灰氢”;在这个制取过程中,如果加上二氧化碳捕获技术,产生的氢被称为“蓝氢”;利用可再生能源生产的氢气,被称为“绿氢”;天然氢则是一种在地壳中天然生成或存在的氢气,逸出地表时可以被探测到,被称为“白氢”。

  与其他“颜色”的氢气相比,白氢具有无可替代的优势。氢被认为是未来能源的绝佳载体,对推动能源转型、促进全球经济可持续发展意义重大。人类对氢经济的畅想和探索已存续数十年,为何这个梦想迟迟未能实现?一大原因是氢气的大规模低成本制取是个难题。尽管氢是宇宙中含量最多的元素,但研究者普遍认为,地球上以气态形式存在的氢十分稀少。人类要使用氢气就必须自己制造,如果采用目前主流且廉价的煤制氢、天然气制氢工艺,会产生大量碳排放;如果采用新兴但昂贵的可再生能源电解水制氢,则需消耗大量电力,且经多次能量转换后效率较低。

  白氢与化石能源一样,是自然界天然产生的,获取白氢的唯一能耗只在于将其收集起来,生产应用也无需进行多次转换;同时,白氢又具备绿氢的绿色低碳等优点,且成本效益更佳。一旦白氢被大规模发现并实现开采,就有望成为革命性的能源,极大加速全球净零排放进程。

  既然白氢拥有诸多优势,为何关注度一直不高?因为传统理论认为,氢气过于活跃,无法像石油、天然气那样在地层中大量积蓄。大多数人对白氢不抱期待,也鲜有人积极寻找白氢。直到2012年,工程师在西非国家马里发现了一口喷涌氢气的废井。自此之后,人们开始了对白氢的探索性勘探,并在法国、俄罗斯、澳大利亚等多国发现了潜在氢藏。2022年,美国地质勘探局修订了对地下氢气储量的估算模型,数据显示,地球岩层中可能蕴藏着超万亿吨氢气,足以满足未来数千年燃料和肥料需求,这远远超出人们之前的预测。

  正因如此,各国寻找白氢的尝试在过去一年达到了新高峰,好消息也接连不断。西班牙一勘探公司表示,在比利牛斯山脉发现一个储量超100万吨的氢气储层,并希望在2028年开始商业化生产。澳大利亚一公司宣布,在位于约克半岛的探井深处发现气体中含有高浓度天然氢,并公布了推进世界上首个天然氢试点项目的计划。法国科学家透露,在该国东北部发现了目前全球最大的天然氢矿床。在美国,有多家公司正在进行钻井勘探,总部位于丹佛的一家白氢初创公司获得了近1亿美元的风险投资,其中就包括比尔・盖茨创立的风险投资公司提供的资金。鉴于该领域的系列成果,国际顶尖学术期刊《科学》杂志将“寻找天然氢源的热潮”列为2023年度“十大科学突破”之一。

  虽然白氢勘探带来了希望,但要真正开采利用白氢,仍需要开展进一步调查和研究。目前全球对白氢的认识整体处于早期阶段,在基础理论、勘测、开发、应用等各环节均存在大量悬而未解的问题。比如,地球上的氢气储量究竟有多少,勘探的难度有多大,能否低成本规模化开采,需要借助哪些技术装备。在我国,对白氢的探索更显滞后,尚停留在实验室和文献分析阶段,从能源角度对白氢进行系统性的攻关工作较少。考虑到未来白氢巨大的战略价值,有必要加大基础理论科研和勘探力度。

  人们对矿产资源潜力的预测几乎总是被低估。寻找天然氢藏是世界上的一个全新前沿领域,相信随着人们对白氢的认识逐渐加深,白氢商业化开发应用的那一天不会遥远。 (作者:王轶辰 来源:经济日报)

 

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