國際氫能丨美國將開發首個商業化天然氫項目

  近日，澳大利亞HyTerra公司與美國Natural Hydrogen Energy簽署聯合開發協議
，將合作在美國內布拉斯加州開發世界上第一口可商業化的天然氫井(hoty NE3)
，以開發生產低成本且可持續的氫氣，助力全球脫碳目標實現。

該項目位於美國內布拉斯加州日內瓦市附近，被稱為“日內瓦項目”。目前，項目已經完成了鑽井、完井和抽汲測試，計劃開始擴展試井
，測試將為確定可采資源的大小
、範圍、氣體組成及其商業潛力提供關鍵信息。

天然氫的來源

自20世紀70年(nian)代(dai)以(yi)來(lai)，全(quan)球(qiu)已(yi)在(zai)海(hai)底(di)和(he)陸(lu)地(di)上(shang)發(fa)現(xian)了(le)近(jin)百(bai)處(chu)天(tian)然(ran)氫(qing)滲(shen)漏(lou)和(he)逸(yi)出(chu)案(an)例(li)。水(shui)與(yu)岩(yan)石(shi)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)產(chan)生(sheng)天(tian)然(ran)氫(qing)的(de)機(ji)製(zhi)已(yi)被(bei)科(ke)學(xue)界(jie)印(yin)證(zheng)，非(fei)洲(zhou)馬(ma)裏(li)更(geng)是(shi)打(da)出(chu)純(chun)度(du)為(wei)98%的“氫井”。許xu多duo記ji錄lu均jun顯xian示shi富fu含han氫qing的de氣qi體ti來lai自zi地di殼ke深shen部bu和he地di幔man岩yan石shi上shang部bu，主zhu要yao是shi橄gan欖lan岩yan以yi及ji一yi些xie重zhong大da的de深shen根gen斷duan層ceng帶dai。同tong時shi，陸lu地di上shang也ye有you天tian然ran氫qing的de溢yi出chu。科ke學xue家jia參can照zhao大da洋yang中zhong脊ji的de地di質zhi環huan境jing在zai陸lu地di開kai展zhan野ye外wai研yan究jiu
，並bing在zai阿e曼man、菲律賓、土耳其、日本、意大利、冰島
、新西蘭、新喀裏多尼亞等地相繼發現相關超鎂鐵質岩氫逸出現象。

作為一種天然能源，經研究
，開采1公斤天然氫
，成本比人工製氫低2-10倍bei
，這zhe將jiang更geng易yi於yu實shi現xian商shang業ye化hua從cong而er有you望wang加jia速su推tui動dong氫qing能neng產chan業ye化hua發fa展zhan。國guo內nei外wai在zai天tian然ran氫qing方fang麵mian開kai展zhan了le一yi係xi列lie相xiang關guan研yan究jiu和he初chu步bu示shi範fan應ying用yong
，並bing取qu得de一yi定ding進jin展zhan。

一、國際方麵

1987年, 在非洲馬裏巴馬科北部地區鑽探尋找水資源時, 因發生爆炸事故, 意外發現了純度為98%的氫氣。2012年，加拿大Petroma公司圍繞此處開始開采氫氣，2017-2018年間，Petroma公司在其開采區所完成的25口(kou)勘(kan)探(tan)井(jing)均(jun)發(fa)現(xian)了(le)天(tian)然(ran)氫(qing)，後(hou)續(xu)並(bing)建(jian)立(li)一(yi)座(zuo)試(shi)點(dian)發(fa)電(dian)廠(chang)
，該(gai)發(fa)電(dian)廠(chang)由(you)井(jing)口(kou)采(cai)集(ji)的(de)天(tian)然(ran)氫(qing)驅(qu)動(dong)，為(wei)附(fu)近(jin)村(cun)落(luo)供(gong)電(dian)，證(zheng)明(ming)天(tian)然(ran)氫(qing)在(zai)自(zi)然(ran)狀(zhuang)態(tai)下(xia)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)規(gui)模(mo)且(qie)100％綠色電力為房屋供電。

美國CFA石油公司於1982年在北美裂穀開發Scott井, 發現了含量約為50%的氫氣。2013年, 美國成立了一家專門從事氫氣勘探的公司--天然氫能源公司(NH2E), 開始在許多國家尋找氫排放點, 進並行了數千次土壤氣體測試。2015年, 天然氫能源公司在美國各個州均發現了大量氫氣流, 估算氫氣流每天高達接近十噸，並於2019年底在堪薩斯州鑽了第一口天然氫井。

2019年10月yue
，法fa國guo國guo家jia科ke學xue研yan究jiu中zhong心xin組zu織zhi了le一yi場chang天tian然ran氫qing研yan討tao會hui。會hui議yi對dui所suo有you已yi知zhi來lai源yuan的de天tian然ran氫qing進jin行xing了le重zhong新xin評ping估gu，希xi望wang圍wei繞rao天tian然ran氫qing創chuang建jian跨kua學xue科ke機ji製zhi
，打da造zao從cong資zi源yuan開kai發fa到dao聯lian合he應ying用yong的de知zhi識shi鏈lian。

2019年12月
，美國俄亥俄州立大學能源研究與培訓中心舉辦了題為“深度脫碳的能源解決方案-氫能”的研討會，會議圍繞“天然氫”進行了重點研討，會議認為天然氫存在研究和勘探價值，並可作為從化石燃料向可持續清潔能源過渡的重要途徑之一。

2021年, 南澳大利亞能源和礦產部在南澳大利亞部署天然氫項目, 並發布了氫勘探活動許可申請書
，澳大利亞金氫公司提供了在袋鼠島和約克半島南部發現純度高達90%的天然氫證據後, 獲得在許可範圍內的天然氫勘探、評估和開發權。此外，澳大利亞地球科學局針對其本國從470口井中采集的約1,000個天然氫樣品進行了氫氣分析和同位素分析, 對鎂鐵質-超鎂鐵質岩石的蛇紋石化產生的氫氣量進行了估算, 得出陸上1公裏深度內的氫氣推斷資源量可達16萬立方/年。

二
、國內方麵

我國目前針對氫氣的研究大多是對把氫氣作為監測自然環境和油氣資源方麵的研究, 僅是一些零星和分散的研究。把天然氫作為能源而進行的調查研究工作較少, 尚停留在實驗室和文獻分析階段。

但我國油氣和礦產資源勘探開發活動已覆蓋大部分地區, 已有學者在鬆遼盆地個別鑽井中發現氫氣含量高達85.54%
； 在柴達木盆地三湖地區2號井的岩屑罐頂氣中, 檢測到了含量最高可達99%的氫氣。可見, 在中國已有的油氣沉積盆地內尋找天然氫潛力較大。

此ci外wai，我wo國guo相xiang關guan學xue者zhe在zai岩yan石shi產chan天tian然ran氫qing的de機ji理li和he產chan氫qing速su控kong方fang麵mian也ye取qu得de了le重zhong要yao進jin展zhan。在zai國guo家jia自zi然ran科ke學xue基ji金jin重zhong點dian項xiang目mu等deng資zi助zhu下xia，中zhong南nan大da學xue冶ye金jin與yu環huan境jing學xue院yuan林lin璋zhang教jiao授shou團tuan隊dui從cong低di溫wen（< 200℃）蛇紋岩化作用產氫的關鍵步驟Fe(OH)2氧化出發
，發現共存的Ni2+能夠顯著提升Fe2+氧化過程的產氫速率。該研究以“被忽視的岩石天然產氫途徑—Ni2+催化低溫蛇紋岩化過程中Fe(OH)2氧化還原水”為題

，於2021年9月14日發表在《德國應用化學》期刊上。

該發現為從岩石礦物中獲取氫能源的可能提供了實驗基礎，將有望應用於天然氫能源的勘探
、開發和利用，從而推動氫能源的規模化應用，助力緩解因化石能源過渡使用造成的全球生態環境危機。

轉載自公眾號：氫能聯盟CHA