仅一个矿井泄漏的氢气就足以供数百户家庭使用。研究人员表示,这种情况并非个例。
地球表面以下地质过程产生的氢气一直被誉为一种极具前景的清洁能源。一项新的研究首次提供了确凿的证据,表明氢气可能成为电网脱碳的一种实用且具有商业可行性的选择。
氢气是一种高能量密度燃料,燃烧后只产生水。但目前,绝大多数工业氢气的生产过程都依赖化石燃料,且能耗巨大,使其失去了绿色环保的形象。虽然人们寄希望于可再生能源有朝一日能够为制氢过程提供动力,从而成为可靠的绿色氢气来源,但这项技术距离商业化应用仍有很长的路要走。
不过,最近人们对地下深处可能蕴藏着巨大的天然氢气储量越来越感兴趣。目前已发现几个大型氢气矿藏,据估计,我们脚下可能蕴藏着数万亿吨氢气。
迄今为止,这些估算几乎完全是理论性的,主要基于近地表测量、替代数据和外推法,而非直接观测。此外,研究通常也忽略了氢气储存和输送的复杂性,而氢气需要保持在高压或极低的温度下。
一项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的新研究进一步证实了这些数据。研究人员追踪了加拿大一座矿山11年间天然氢的释放情况,得出结论:该矿山每年产生的氢气足以发电470万千瓦时。这足以满足数百户家庭或一家工业设施的用电需求,并指出,利用天然氢最有前景的方法可能是就地取材。
“我们提出了一种氢能经济的替代愿景,可以解决目前氢能经济面临的一些挑战,因为目前的氢能经济主要依赖于将氢气从产氢地长距离运输到市场,”作者写道。“本研究地点的计算表明,当地产生的能源量对位于产氢岩层上的工业企业和社区都具有经济价值。”
这项新研究的重点是安大略省蒂明斯附近的基德溪矿,研究人员从地表以下两到三公里的 35 个钻孔中收集了 11 年的氢气排放数据。
研究人员发现,这些钻孔平均每分钟抽出1到3升(0.04到0.1立方英尺)氢气。据研究人员估计,基德溪近15000个钻孔每年释放超过140吨氢气。
基德溪的氢气主要通过蛇纹石化作用产生,该过程是指水与地壳深处含铁矿物发生反应。研究人员表示,超过70%的大陆地壳都具有这种氢气生成潜力,这意味着该矿及其氢气产量可能并非个例。
研究人员表示,由于采矿作业中已经排放了这些气体,因此收集这些气体所需的投资相对较小。而且,氢气并非唯一可用的资源。产氢地点往往也会以可预测的速率释放甲烷和氦气。
根据基德溪的氢气含量,研究人员估计该地可能生产4200吨甲烷和140至280吨氦气。鉴于氦气在低温技术中的关键作用,后者可能尤其珍贵。由于近期供应紧张,加上伊朗战争的进一步加剧,氦气价格已飙升至每吨10万美元左右。
作者指出,捕获这种气体并非易事。地下微生物会在提取前将其消耗掉。此外,捕获后可能还需要大量投资来分离气体。
但许多坐落在产氢岩层上的社区,可能就拥有触手可及的可再生能源。而且,开发利用这种能源的经济效益也越来越显著。
这篇文章《我们脚下70%的岩石可以产氢。利用这些岩石可以为你的城镇提供能源》最初发表于SingularityHub网站。