天然氫氣：山區的可持續能源

圖：瑞士阿爾卑斯山全景 - 瑞士東部的格勞賓登州
，潛在的天然氫氣勘探區

開發可持續地質資源以推動能源轉型，是21世紀人類麵臨的核心挑戰。氫氣（H₂）具備替代化石燃料並同步消除CO₂dengwuranwupaifangdejudaqianli。raner，qingnengyuanyingyongdezhuyaozhangaizaiyuqixutongguorengongzhibeihuode。xianyouhechengqingjishusuikejiyukezaishengnengyuan，danruoshiyonghuashinengyuanrenghuizaochengwuran。

自然界可能提供解決方案——地質作用可天然生成氫氣。但大規模天然氫儲層的勘探靶區迄今尚未明確。

德國地球科學研究中心（GFZ）地球動力學模擬部Frank Zwaan博士團隊通過板塊構造建模提出：地(di)幔(man)岩(yan)抬(tai)升(sheng)至(zhi)近(jin)地(di)表(biao)造(zao)山(shan)帶(dai)是(shi)天(tian)然(ran)氫(qing)富(fu)集(ji)熱(re)點(dian)區(qu)。此(ci)類(lei)造(zao)山(shan)帶(dai)不(bu)僅(jin)是(shi)天(tian)然(ran)氫(qing)大(da)規(gui)模(mo)生(sheng)成(cheng)的(de)地(di)質(zhi)環(huan)境(jing)，更(geng)可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)可(ke)供(gong)開(kai)采(cai)的(de)規(gui)模(mo)性(xing)氫(qing)儲(chu)層(ceng)。該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)已(yi)發(fa)表(biao)於(yu)《科學進展》期刊。研究團隊包括GFZ地球動力學模擬部Sascha Brune教授與Anne Glerum博士。其他成員來自美國塔夫茨大學（Dylan Vasey博士）、新墨西哥理工大學（John Naliboff博士），以及法國斯特拉斯堡大學（Gianreto Manatschal教授）和Lavoisier H2地質谘詢公司（Eric C. Gaucher博士）。

構造環境中的天然氫潛力

天tian然ran氫qing可ke通tong過guo多duo種zhong途tu徑jing生sheng成cheng，例li如ru通tong過guo有you機ji質zhi的de細xi菌jun轉zhuan化hua
，或huo由you大da陸lu地di殼ke放fang射she性xing元yuan素su衰shuai變bian驅qu動dong的de水shui分fen子zi分fen解jie。目mu前qian全quan球qiu多duo地di已yi報bao道dao天tian然ran氫qing的de存cun在zai。馬ma裏li地di區qu已yi證zheng實shi天tian然ran氫qing作zuo為wei能neng源yuan的de可ke行xing性xing——通過地下鑽孔開采富鐵沉積層中產生的有限量氫氣。

然(ran)而(er)，大(da)規(gui)模(mo)天(tian)然(ran)氫(qing)生(sheng)成(cheng)最(zui)富(fu)前(qian)景(jing)的(de)機(ji)製(zhi)是(shi)地(di)幔(man)岩(yan)與(yu)水(shui)反(fan)應(ying)的(de)地(di)質(zhi)過(guo)程(cheng)。地(di)幔(man)岩(yan)礦(kuang)物(wu)通(tong)過(guo)與(yu)水(shui)反(fan)應(ying)改(gai)變(bian)成(cheng)分(fen)，形(xing)成(cheng)蛇(she)紋(wen)石(shi)族(zu)礦(kuang)物(wu)並(bing)釋(shi)放(fang)氫(qing)氣(qi)。該(gai)過(guo)程(cheng)稱(cheng)為(wei)蛇(she)紋(wen)石(shi)化(hua)。地(di)幔(man)岩(yan)通(tong)常(chang)位(wei)於(yu)地(di)殼(ke)下(xia)方(fang)的(de)深(shen)部(bu)。若(ruo)要(yao)使(shi)地(di)幔(man)岩(yan)接(jie)觸(chu)水(shui)體(ti)並(bing)發(fa)生(sheng)蛇(she)紋(wen)石(shi)化(hua)
，需(xu)通(tong)過(guo)構(gou)造(zao)折(zhe)返(fan)作(zuo)用(yong)使(shi)其(qi)抬(tai)升(sheng)至(zhi)近(jin)地(di)表(biao)。地(di)幔(man)岩(yan)折(zhe)返(fan)與(yu)蛇(she)紋(wen)石(shi)化(hua)的(de)兩(liang)大(da)板(ban)塊(kuai)構(gou)造(zao)環(huan)境(jing)包(bao)括(kuo)：（1）裂穀作用下大陸裂解形成的洋盆（如大西洋），上覆地殼減薄至破裂使地幔上湧
；（2）大陸碰撞引發的盆地閉合與造山作用（如比利牛斯山與阿爾卑斯山），將地幔岩推擠至地表。

山脈中的天然氫勘探

該研究成果的發表為加強造山帶天然氫勘探提供了重要推動力。目前比利牛斯山、阿爾卑斯山和巴爾幹等地區已開展多項勘探工作
，這些區域此前發現存在持續天然氫生成的跡象。"chenggongkaizhanzhexiekantandeguanjianzaiyukaifachuangxingainianyukantancelve。kantanqugouzaolishiruhekongzhijingjixingtianranqingchucengdexingchengjuyouteshuzhongyaoxing。youqixuyaoquedingguanjiandizhiguochengdeshixu——若造山過程中形成氫儲層，前期必然存在裂穀伸展作用。因此本研究開展的板塊構造模擬所提供的認知將具有重要價值。"該研究第一作者Frank Zwaan表示。

GFZ地球動力學模擬部門負責人Sascha Brune補充道："這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)深(shen)化(hua)了(le)我(wo)們(men)對(dui)天(tian)然(ran)氫(qing)生(sheng)成(cheng)適(shi)宜(yi)環(huan)境(jing)的(de)認(ren)知(zhi)。鑒(jian)於(yu)天(tian)然(ran)氫(qing)的(de)經(jing)濟(ji)前(qian)景(jing)
，當(dang)前(qian)亟(ji)需(xu)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)氫(qing)氣(qi)運(yun)移(yi)路(lu)徑(jing)及(ji)深(shen)層(ceng)耗(hao)氫(qing)微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)，以(yi)更(geng)準(zhun)確(que)預(yu)測(ce)潛(qian)在(zai)儲(chu)層(ceng)的(de)分(fen)布(bu)。"

Zwaan補充道："總體而言，我們可能正處於天然氫勘探的轉折點。這意味著我們或將見證新型天然氫工業的誕生。"

翻譯人：沈亞皓

來源：https://fuelcellsworks.com/2025/02/20/clean-energy/natural-hydrogen-a-sustainable-energy-source-in-mountain-ranges