发现现有的、可经济开采的天然气储量至关重要。因此,研究人员为氢能勘探者制定了一份指南。
人们越来越乐观地认为,地下深处蕴藏着大量的天然氢。如今,研究人员已经确定了可能有助于我们寻找这种清洁燃料的关键地质特征。
氢气是替代化石燃料的领先竞争者,因为它只有在内燃机中燃烧或用于为燃料电池提供动力时才会产生水。
我们已经生产了大量用于工业用途的氢气,例如在化肥生产过程中。但大多数氢气是由碳氢化合物产生的,产生的废气使全球二氧化碳排放量增加了2.4%。
人们正在努力利用可再生电力将水分解成氢气和氧气,以创造更环保的氢气来源。但这项技术距离实现商业化还很远。
最近, 大量地下氢矿的发现,让人们燃起了对这种清洁燃料可能蕴藏的大量天然来源的希望。去年,研究人员估计地壳中可能蕴藏着5.6万亿公吨(6.2万亿吨)的氢气,但他们承认,其中很大一部分可能难以开采。
如今,另一个团队已经确定了发现大规模、具有商业价值的氢矿床所需的关键成分。在《自然评论:地球与环境》杂志的一篇论文中,他们概述了可能产生大量氢气体的过程,以及哪些岩石结构允许氢气体在我们能够到达的地方聚集。
牛津大学的主要作者克里斯·巴伦丁在一份新闻稿中表示:“一个可重复的成功探索方法将开启一个具有商业竞争力的低碳氢源,这将对能源转型做出重大贡献。”
研究人员估计,在过去的十亿年里,地球产生的氢气足以满足人类至少 17 万年的能源需求,尽管其中大部分可能已在自然过程中流失。
这种气体主要在化学反应中形成,例如水氧化富铁岩石并释放出氢气作为副产品,或者岩石的辐射将水分子分解成氢气和氧气。有趣的是,研究人员推翻了一种流行的理论,即氢气是由地壳下方的流体地幔层供应给地壳的。
研究人员表示,要形成可用的矿床,需要三种成分的组合:氢源、可以容纳气体形成储层的岩层,以及防止氢气逸出的天然密封层。
“堪萨斯州是一个备受关注的地方,那里大约10亿年前形成了一个被称为大陆中部裂谷的地貌,形成了大量岩石(主要是玄武岩),这些岩石可以与水发生反应生成氢气,”巴伦丁告诉《生命科学》杂志。“研究人员正在这里寻找可能捕获并积累了这些氢气的地质构造。”
一些最有希望的地层包括那些曾经位于海底,后来因地质作用被推上陆地的地层,以及火山爆发后由硬化熔岩形成的地层。研究人员成立了一家名为“Snowfox Discovery”的公司,开始寻找大型氢矿床。
但重要的是要记住,即使我们确实发现了大量的氢气,也不会对环境造成太大的影响。氢气极易燃烧,必须高压储存,这会带来安全隐患,可能会限制其使用范围。
这也意味着它与用于运输和储存化石燃料的管道和储罐不兼容,因此我们需要建造大量新的基础设施。氢气的能量密度也远低于化石燃料,这限制了它在航空等领域的应用。
无论如何,拥有丰富的清洁燃料来源无疑将对我们应对气候变化的努力大有裨益。幸运的话,这本为氢能勘探者提供的全新指南将在不久的将来让这一目标成为现实。