开发天然氢气，环保能源的另一种可能？

氢被誉为“未来的清洁燃料”。它在燃烧时只释放热量和水，是化石燃料最有吸引力的替代品。

但并非所有的氢都一样。目前大部分氢气生产依赖于天然气或煤炭，其过程会排放大量二氧化碳，也被称为“灰氢”。在这个制取过程中，如果加上二氧化碳的捕获，则被称为“蓝氢”。

“绿氢”则是利用清洁能源分解水产生。顾名思义，绿氢最环保，但价格昂贵且产量较少。

有没有一种可能，完全省掉这些生产过程，直接从地下提取天然的氢呢？

以前，包括一些科学家在内，是不相信地球内存在大量纯净氢气的。因为氢是地球上最丰富、最活跃、最轻的化学元素，天然存在于从水到植物的一切物质中，很少单独存在。

直到最近十来年，大规模的天然氢气不断被发现，才为开发天然氢提供新的可信度。

最典型的案例是，2012年，在西非内陆国家马里一个偏远山村，钻探的一口井被发现排放出几乎纯天然的氢气。从那时起，地质学家越来越多地尝试从地表以下提取这种天然氢。

今年5月，法国洛林地区又意外发现大量天然氢矿藏。该矿床可能含有600万至2.5亿吨氢，是迄今为止发现的最大的此类矿藏之一。

除了法国、马里之外，包括美国、东欧、俄罗斯、澳大利亚、阿曼等国家地区，都发现了天然氢矿床。

天然氢也称为白氢、金氢或地质氢，不需要使用大量电力将其从氧等其他元素中分离出来，价格足够便宜。对于许多初创公司来说，这是一个诱人的前景，引发了全世界寻找白氢、投资白氢的热潮。

全球各地的研究人员也对白氢产生了兴趣，认为它可以帮助我们加快将世界从气候危机中拯救出来。

白氢能否成为安全清洁能源的关键？为什么它才刚刚被探索？

法国发现最大白氢矿床

今年夏天，法国国家科学研究中心的两位科学家雅克·皮罗农（Jacques Pironon）和菲利普·德·多纳托（Phillipe De Donato）正在使用“世界首创”的专用探测器评估洛林矿盆地底土中的甲烷含量，他们本来是去寻找化石燃料，没想到有意外发现。

在几百米深处，探测器发现了低浓度的氢气。皮罗农告诉美国有线电视新闻网：“这对我们来说并不是一个真正的惊喜。”在钻孔表面附近发现少量物质是很常见的。但随着探测的深入，氢浓度逐渐升高。在1100米处，该比例为14%；在1250米处，比例为20%。

皮罗农说，这令人惊讶。它表明下面存在一个巨大的氢气库。他们进行了计算，估计该沉积物可能含有600万至2.5亿吨氢，相当于目前世界灰氢年产量的一半以上。

皮罗农说，这可能使其成为迄今为止发现的最大的白氢矿床之一。这一发现进一步激发了人们对白氢本已狂热的兴趣。

长期以来，科学家们一直怀疑自然界中是否真的有足够的白氢，以至于怀疑是否有理由去投资勘探和提取白氢，但法国的这一最新发现，为制定此类计划提供了新的可信度。

美国地质调查局的地球化学家杰弗里-埃利斯（Geoffrey Ellis）估计，地球表面下可能潜藏着数百亿吨的白氢，这使目前每年生产的1亿吨氢（主要来自化石燃料）相形见绌。

埃利斯对媒体表示，这数百亿吨白氢大部分几乎可以肯定是非常小的积聚，或者离岸很远，或者太深，实际上生产起来并不经济。但是，只要能找到并提取1%，就能在200年内提供5亿吨氢气。

如果埃利斯的判断是对的，那么白氢的寻找和生产将颠覆清洁能源产业。

与此同时，在西班牙东北部，勘探公司Helios Aragón表示已发现一个储量超过100万吨的氢气储层，计划于2024年开始钻探。

白氢有望成为绿氢的廉价替代品，目前绿氢的成本约为每公斤5欧元。据Science报道，白氢每公斤的成本仅为0.50欧元。

图说：示意图显示了天然氢如何在山麓的盖岩下积累。来源：Helios Aragón

众多初创公司涌入，引发数十亿美元投资

白氢可单独存在地下的发现，激发了全球科研人员的注意，很多资本蜂拥而至，成立相关公司，一些人认定，白氢就是未来的石油。

白氢是怎么形成的呢？目前初步解释是，地下的铁矿物具有分离水分子中的氧和氢的能力。地质学家倾向于关注“蛇纹石化”（水与富含铁的岩石发生反应产生氢气）和“放射分解”（辐射驱动的水分子分解）。

在非常深的地质层中，没有氧气。因此，你探索得越深，找到纯度高的氢的机会就越大。

地下的白氢，不需要大量的可再生能源通过水电解来生产，它来自于自然的地质和化学现象。从理论上讲，它是一种天然的可再生能源，因此能够以低成本无休止地开采。这种以气体形式存在的氢所含的能量是石油的三倍。

对于许多初创公司来说，这是一个诱人的前景。

总部位于澳大利亚的Gold Hydrogen目前正在南澳大利亚约克半岛进行钻探。在搜查该州档案并发现早在1920年代，曾在那里钻了许多氢气浓度非常高的钻孔后，它就瞄准了该地点。当时的探矿者只对化石燃料感兴趣，因此放弃了它们。

该公司总经理尼尔·麦克唐纳说，虽然还有更多的测试和钻探工作要做，但该公司可能会在2024年底进入早期生产。

一些初创公司还获得了大量的投资。总部位于丹佛的白氢初创企业Koloma已从投资者那里筹集了9100万美元，其中包括比尔·盖茨创立的投资公司Breakthrough Energy Ventures，尽管该公司仍然对美国具体钻探地点和钻探时间守口如瓶。

另一家总部位于丹佛的公司Natural Hydrogen Energy由地球化学家Viacheslav Zgonnik创立，已于2019年在内布拉斯加州完成了一个氢气勘探井，并计划建造新井。

一家投资公司预计，到2030年，白氢产业的价值将达到750亿美元。整体来看，目前全球氢市场价值超过1200亿美元，年消费量达1亿吨。据高盛称，到2030年，该市场将增长一倍多，达到2500亿美元，到2050年价值1万亿美元。

参考资料

[1]https://www.euronews.com/green/2023/11/05/what-is-white-hydrogen-the-pros-and-cons-of-europes-latest-clean-energy-source

[2]https://edition.cnn.com/2023/10/29/climate/white-hydrogen-fossil-fuels-climate/index.html

[3]https://www.reuters.com/business/energy/startups-race-strike-hydrogen-gold-2023-09-07/

[4]https://technews.tw/2023/11/03/white-hydrogen/

[5]https://www.independent.co.uk/climate-change/news/hydrogen-white-gold-us-renewables-b2442461.html

本文来自微信公众号：环球零碳 （ID：carbon-done），作者：小博，编辑：小棠