图片来源：Gold Hydrogen
摘要：
地下天然氢的未来充满希望，全球正在掀起天然氢的探寻热潮，我国也已开始发力，并初步圈定3个天然氢气大规模藏有带。
撰文 | Penn
编辑 | Tang
→这是《环球零碳》的第1096篇原创
氢能对推动能源转型、促进全球经济可持续发展意义重大，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。
寻找更多经济、可行的“低碳”甚至“零碳”氢气，成为科学家追寻的目标。因此，蕴藏在地下的天然氢逐渐进入人们的视野，而“寻找天然氢源的热潮”已经开始风靡全球，甚至被《科学》（Science）杂志列为2023年度十大科学突破之一。
去年11月，澳大利亚公司 Gold Hydrogen 宣布在其位于南澳大利亚约克半岛的拉姆齐1号（Ramsay 1）探井钻的240 米深处发现气体中含有高达 73.3% 的“高浓度”天然氢。随后，Gold Hydrogen便公布了快速推进世界上第一个天然氢试点项目的计划。
两周之后，Gold Hydrogen又在附近的第二口勘探井检测到天然氢，初步分析显示，在 201 米以下的样品中天然氢含量很高，表明可能存在地下氢的富集。
现在，这口名为拉姆齐2号（Ramsay 2）的探井钻在测试中不断取得了令人惊叹的成果。
5月28日，Gold Hydrogen在其市场更新中表示，其在南澳大利亚天然氢矿的第二轮钻井测试中继续取得惊人的结果，钻探地点发现了纯度高达 95.8% 的天然氢，以及纯度为 17.5% 的氦。
在接受澳大利亚 Proactive Investors 网站采访时，公司总经理Neil McDonald 解释说，在 Ramsay 2号井发现的 95.8% 的纯度仅次于在西非马里发现的 98% 的纯度，马里是世界上唯一一口已开采的天然氢井，氢气在那里燃烧为附近的一个村庄发电。
他补充说：“我们很高兴纯度能够持续保持在73%以上，这个结果非常惊人，氦气和天然氢的纯度被认为是世界上最高的之一。”
图说：Gold Hydrogen位于南澳大利亚约克半岛的天然氢勘探井 来源：Gold Hydrogen
在向澳大利亚证券交易所提交的公告中，Gold Hydrogen指出它在地下岩层中发现了 “出乎意料的高渗透率”，并在Ramsay 2 号项目测试的所有七个区域（即不同深度）都发现了天然氢，此外其还从库尔帕拉白云岩中 180 米厚的区域提取了纯度为 17.5%氦气。
这表明岩层正在 “产生流体和伴生气”，即表明氢和氦正在不断产生，公司确认井下压力和天然气流向地面的主要目标已经实现，这是公司降低风险的一个重要里程碑。
Neil McDonald 解释说："寻找氢气和氦气的非石油系统是一项全新的工作。第一阶段的部分工作是确认存在压力，确认存在孔隙度，确认存在渗透性，测试比我们想象的要好。”
第二阶段将涉及扩展井测试以确定流速，包括使用井下泵去除地层流体。这一阶段的成功将为未来的井设计提供参考，并有助于试验工厂的设计。第二阶段测试计划于 2024 年第三季度初开始，旨在实现天然氢和氦的商业化生产。McDonald补充说，Gold Hydrogen公司 “希望在商业化初期将氢气转化为电力，或者用卡车将氢气输送到天然气管道”，与天然气混合。
图说：地下天然氢工厂 来源：Science
据美国地质调查局统计，地质学家已经知道有几十种自然过程可以产生氢气，但究竟哪些机制能产生大量氢气仍不清楚。普遍认为，例如地下水与橄榄石（一种呈绿色的镁铁硅酸盐）等富含铁的矿物相互作用时，会使水被还原为氧气和氢气，氧气与矿物中的铁结合，氢气就会逃逸到周围的岩石中。
据英国《金融时报》报道，美国地质调查局一项未公布的研究显示，全球地下储存着多达5万亿吨氢。但大多数氢很可能是无法获得的，科学家认为，只需获取其中百分之几就能在数百年里满足所有预计需求——每年5亿吨。
面对如此诱人的前景，目前，全球掀起了一股探寻天然氢的新热潮，世界多地都发现了天然氢矿床，包括美国、东欧、俄罗斯、澳大利亚、阿曼以及法国和马里。去年5月，法国更是在其东北部发现了一个可能含有 600 万至 2.5 亿吨氢的石炭纪岩层储氢库，使其成为迄今为止发现的最大的“白氢”矿床之一。它们有些是偶然发现的，另一些是通过寻找线索而发现的，比如氢气从深部向地表运移, 在流体流动通道形成了被称为“仙女圈”的地表圆形洼地。
图说：法国“仙女环”卫星视图 来源：45-8 Energy
而我国也于近日开始涉足寻找天然氢的活动，试图迎头赶上。
5月27日，中国地质调查局网站发布了一则消息——业内专家把脉全国天然氢资源调查评价工作。消息显示，5月15日，中国地质调查局油气调查中心在北京组织召开全国天然氢资源调查评价专题研讨会，来自中国地质调查局、中国地质科学院、中国科学院地质与地球物理研究所、北京大学以及中石油、中石化勘探开发研究院等研究机构的专家学者参加了会议。
会议一致认为，天然氢气是一种新兴的可再生清洁能源，产自于地幔、地壳和火山热液等地质和生物过程，兼具绿色零碳和低成本的双重优势，具有广阔的勘探开发前景，开展全国天然氢资源调查评价工作具有重大的战略意义。
目前，我国针对氢气的研究大多是把氢气作为监测自然环境和油气资源方面的研究，仅是一些零星和分散的研究。不过，已有学者在松辽盆地的SK2-SK3井区及周缘地区发现最高体积分数达26.9%的天然氢气，在柴达木盆地三湖地区SN2井的岩屑罐顶气中，更是检测到了体积分数最高可达99%的氢气。此外，在渤海湾盆地、楚雄盆地、黔北盆地等地区，也出现过天然氢显示。由此可见，在中国已有的油气沉积盆地内寻找天然氢具有较好的潜力。
对比国外已发现天然氢气区，中国同样具备发育高含量天然氢气的地质条件。中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师窦立荣等人在其研究论文中指出，虽然对已有天然氢气的研究还需要进一步开展，但天然氢气富集的关键条件已基本明确，即充足的氢源（蛇绿岩、放射性元素、地幔热流等）以及沟通基底的深大活动断裂。
鉴于此，我国可初步圈定3个天然氢气成藏有利带：
1） 郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区。中国东部是典型的弧后火山活跃区，发育多期火山及岩浆侵入，氢源充足，且郯庐断裂带周缘发育多个裂陷盆地。
2） 阿尔金断裂带及两侧盆地区。中国西部经历多次俯冲碰撞构造运动，沿阿尔金断裂带两侧发育多条不同时期的蛇绿岩带，寻找隐伏的蛇绿岩带是该区域天然氢气勘探的关键。
3） 三江构造带（怒江、澜沧江、金沙江）—龙门山断裂带及周缘盆地区。该地区岩浆构造活动强烈，发育有多条蛇绿混杂岩带及大量火山岩群，氢源充足，同时具有良好的氢气运移通道。
图说：中国富氢构造类型及天然氢气显示 来源：《岩性油气藏》
此次全国天然氢资源调查评价专题研讨会上，专家们也认为，我国具备天然氢气的生成条件与富集潜力，亟待开展天然氢成藏地质理论研究及勘探开发技术攻关，应尽早启动我国天然氢资源地质调查与评价。
地下天然氢的未来充满希望，全球正在掀起天然氢的探寻热潮，我国也已开始发力，力争迎头赶上。在未来的能源格局中, 需要寻找更多经济、可行的“ 低碳” 甚至“ 零碳” 氢气的生产途径, 而地下无处不在的天然氢或将成为未来能源革命的主要支柱。
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参考资料：
[1]https://www.science.org/content/article/hidden-hydrogen-earth-may-hold-vast-stores-renewable-carbon-free-fuel?cookieSet=1
[2]https://www.science.org/content/article/breakthrough-of-the-year-2023#section_runnersup02
[3]https://www.hydrogeninsight.com/innovation/gold-hydrogen-unveils-plan-to-fast-track-world-s-first-natural-h2-pilot-plant-after-detecting-significant-concentrations/2-1-1549387
[4]https://www.hydrogeninsight.com/production/astonishing-results-natural-hydrogen-purity-of-up-to-95-8-discovered-at-drill-site-in-south-australia/2-1-1651222
[5]https://www.proactiveinvestors.com.au/companies/news/1049250/guzman-y-gomez-targets-swift-expansion-with-asx-listing-1049250.html
[6]https://www.goldhydrogen.com.au/updates/hydrogen-purity-hits-new-highs-in-south-australia-testing/
[7]https://www.scientificamerican.com/article/once-hidden-hydrogen-gas-deposits-could-be-a-boon-for-clean-energy/
[8]http://www.ogs.cgs.gov.cn/yqdt/yqdt_cgkx/202405/t20240527_761927.html
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[10]田黔宁, 张炜, 王海华, 邵明娟, 姚树青. 能源转型背景下不可忽视的新能源: 天然氢[J].中国地质调查, 2022,9(1): 1-15
[11]环球零碳-《科学》2023十大突破：万亿级“白氢”热潮风靡全球
[12]环球零碳-全球掀起“白氢”探寻热，一个万亿规模市场很快诞生
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