近期，法國北部一座老煤礦礦床下發(fā)現(xiàn)豐沛的氫氣，這種自然產(chǎn)生或存在于地殼中的“天然氫”也被稱為白氫，法國的發(fā)現(xiàn)為世界上目前已知儲量最大白氫礦，不僅在科學(xué)界備受矚目，在能源領(lǐng)域同樣引發(fā)熱議。從理論上講，白氫是天然的可再生能源，所含能量是石油的3倍，可以通過化學(xué)反應(yīng)在地下不斷自然產(chǎn)生，這意味著其能夠源源不斷地被開采。白氫開采和生產(chǎn)一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，不僅可以代替基于化石燃料生產(chǎn)的灰氫，甚至能令基于可再生能源電解水生產(chǎn)的綠氫黯然失色。全球范圍內(nèi)，圍繞白氫勘探和生產(chǎn)的試驗(yàn)項(xiàng)目越來越多。業(yè)界普遍認(rèn)為，這個(gè)最干凈且相對具有成本效益的可再生氫，有望重塑能源格局并掀起新一輪綠色革命。

氫氣濃度隨探測深度增加

法國洛林大學(xué)和法國國家科學(xué)研究中心的一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)在法國東北部尋找甲烷時(shí)，無意間在洛林礦盆地下發(fā)現(xiàn)了高濃度氫氣，隨著探測深度增加，氫氣濃度也逐漸升高。

領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的菲利普·德·多納托和雅克·皮羅農(nóng)表示，當(dāng)探測深度達(dá)到1093米，氫氣濃度為15%；探測深度達(dá)到1250米時(shí)，氫氣濃度增加到20%。根據(jù)計(jì)算，探測深度達(dá)到3000米時(shí)，氫氣濃度可能增加到98%。

法國國家科學(xué)研究中心發(fā)布研究報(bào)告指出，洛林礦盆地發(fā)現(xiàn)的白氫礦，經(jīng)測算，含氫量在600萬噸到2.5億噸之間，是目前全球發(fā)現(xiàn)的最大白氫礦床。

菲利普·德·多納托表示：“白氫是純氫或接近純氫，無須處理且燃燒過程中不產(chǎn)生溫室氣體。這一發(fā)現(xiàn)將是世界向清潔、氣候友好型能源過渡邁出的一大步。”

不過，雅克·皮羅農(nóng)提醒，現(xiàn)在談利用白氫為時(shí)過早。首先，需要證明在目前探測器所能到達(dá)的最深處，氫氣濃度是否仍然持續(xù)增加；此外，如何有效利用這種資源并找到可行的商業(yè)模式也是需要思考的問題。

資金和技術(shù)是新挑戰(zhàn)

美國地質(zhì)調(diào)查局地球化學(xué)家杰弗里·埃利斯估計(jì)，地球表面下可能蘊(yùn)藏著數(shù)百億噸白氫，可以滿足全球數(shù)百年能源需求。“我們有望迎來新一輪能源革命。”

“不過，這數(shù)百億噸白氫分布較散、位置不好，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)有點(diǎn)難。”杰弗里·埃利斯說，“但只要能完成1%的開發(fā)，就能在200年時(shí)間里實(shí)現(xiàn)5億噸氫氣產(chǎn)量。”

事實(shí)上，世界各地都發(fā)現(xiàn)了白氫礦，包括美國、俄羅斯、澳大利亞、阿曼、馬里等。其中，馬里是目前世界上唯一的正在開采白氫的國家，開采井位于首都巴馬科西北約60公里處，1987年在鉆井取水時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)。據(jù)悉，目前，這口井已經(jīng)噴涌了11年氫氣，為附近村莊提供無碳電力。

美國有線電視新聞網(wǎng)報(bào)道稱，根據(jù)馬里井估算，白氫生產(chǎn)成本約為每千克1美元，而綠氫生產(chǎn)成本約為每千克6美元。不過，如果大量礦藏需要更深鉆探，白氫開發(fā)成本可能會(huì)上升。

“白氫非常有前途。”法國波城大學(xué)科學(xué)研究員、白氫專家伊莎貝爾·莫雷蒂表示，“現(xiàn)在的問題不是儲量，而是資金和技術(shù)。”

英國《獨(dú)立報(bào)》援引投行數(shù)據(jù)稱，預(yù)計(jì)到2030年，白氫產(chǎn)業(yè)價(jià)值將達(dá)到750億美元。盡管目前開發(fā)仍處起步階段，還需要對商業(yè)開采以及環(huán)境影響進(jìn)行評估，但白氫仍可能顛覆清潔能源行業(yè)，成為鋼鐵、航空、海運(yùn)等難脫碳領(lǐng)域的“解藥”。

開采白氫的競爭已開始

一直以來，業(yè)內(nèi)對自然界是否具備足夠進(jìn)行商業(yè)化勘探和開發(fā)的白氫儲量持懷疑態(tài)度，但隨著越來越多的儲量被發(fā)現(xiàn)，白氫商業(yè)開采已提上日程，一場新競爭悄然拉開帷幕。

10月，澳大利亞初創(chuàng)公司Gold Hydrogen在南澳約克半島拉姆齊項(xiàng)目試鉆了第一口白氫井。早在20世紀(jì)20年代，約克半島就發(fā)現(xiàn)一塊擁有含80%氫的礦藏地。該公司總經(jīng)理尼爾·麥克唐納表示，還有更多測試和鉆探工作要做，初步預(yù)計(jì)2024年底可開始早期生產(chǎn)。

今年2月，美國兩家天然氫公司HyTerra和NH2E在內(nèi)布拉斯加州開發(fā)一口專門測試白氫的井，將通過壓裂將白氫釋放出來。

美國初創(chuàng)企業(yè)Koloma則于近期獲得9100萬美元投資，準(zhǔn)備在美國中西部開采白氫，但對于具體鉆探地點(diǎn)和商業(yè)化目標(biāo)仍守口如瓶。美國Natural Hydrogen Energy公司于2019年在內(nèi)布拉斯加州完成一個(gè)勘探井，目前計(jì)劃開發(fā)新井，該公司透露，已經(jīng)非常接近第一個(gè)白氫商業(yè)項(xiàng)目投運(yùn)。

英國Getech公司幾十年來一直在幫助化石燃料公司分析原油和甲烷儲量的地質(zhì)數(shù)據(jù)，目前決定調(diào)整軟件技術(shù)來尋找儲存在地殼中的白氫。Getech董事長理查德·班尼特表示：“白氫有望成為主要清潔能源。未來一段時(shí)間，勘探企業(yè)將越發(fā)熱衷利用專業(yè)知識和技術(shù)設(shè)備來勘測白氫‘最佳位置’。”

意大利研發(fā)低成本生產(chǎn)綠氫新技術(shù)

本報(bào)訊 據(jù)油價(jià)網(wǎng)報(bào)道，近日由意大利技術(shù)學(xué)院（IIT）及其衍生公司BeDimensional公司聯(lián)合開展的一項(xiàng)研究確定了一種基于釕顆粒和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的解決方案。小的釕顆粒和用于水電解的太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以更有效、更便宜地生產(chǎn)綠氫。

這項(xiàng)技術(shù)可以在工業(yè)規(guī)模上降低綠氫生產(chǎn)的成本，通過采用比目前已知方法更高的效率，將電能（用于分裂水分子的能量偏差）轉(zhuǎn)化為儲存在產(chǎn)生的氫分子中的化學(xué)能。

研究人員使用釕納米顆粒作為電解槽陰極的活性相，從而提高了整個(gè)電解槽的效率。釕是一種貴金屬，作為鉑開采的副產(chǎn)品，其化學(xué)性質(zhì)與鉑相似，但價(jià)格便宜得多，釕的價(jià)格約為每克18.5美元，而鉑為每克30美元。這項(xiàng)新技術(shù)每千瓦只使用40毫克的釕，與質(zhì)子交換膜電解槽廣泛使用鉑和銥形成鮮明對比。此前每千瓦需使用1至2.5克鉑和銥，而銥的價(jià)格約為每克150美元。

研究人員總結(jié)道：“在未來，我們計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)和其他技術(shù)，如基于可持續(xù)二維材料的納米結(jié)構(gòu)催化劑，應(yīng)用于由可再生能源供電，包括由光伏板供電的大規(guī)模電解槽中。”