保定市科学技术协会

气候圣杯”颠覆传统清洁能源！地下“白氢”或掀起新一轮绿色革命！

2023-12-21

---

氢能是未来清洁燃料之一，也是当下清洁能源产业体系的核心部分。近些年来，在氢的大家族中，有这样一种氢横空出世，燃起了人们对未来清洁能源产业的巨大希望，这就是白氢。

近期，在法国北部洛林地区一个老煤矿的矿床下面，发现了一个潜在的天然白氢矿床，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。

美国地质调查局地球化学家杰弗里·埃利斯估计：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。

虽然，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，但是，只要能找到并提取1%，就能在200年内提供5亿吨氢气。

众所周知，航空、运输和钢铁等领域，都需要消耗巨大的能源，要满足它们对清洁能源的需求，仅凭太阳能和风能是几乎不可能的。

虽然氢是宇宙中含量最多的元素，但它基本上要与其他分子结合在一起方能发挥成效，例如，水分子（H2O）。但目前商业氢气的生产，离不开化石燃料驱动的高能耗工艺，而且在这一过程中还会排放大量二氧化碳，因此在实施“双碳”目标中受到很大限制。

从气候角度来看，最有前途的是使用可再生能源电解水制成的绿氢。顾名思义，绿氢最环保，但目前的情况是，绿氢的价格昂贵且产量较少，因此大规模使用任重而道远。

那么，什么是白氢呢？它与通过可再生能源获得的氢或从碳氢化合物中提取的氢有何不同？

白氢也被称为“天然”、“黄金”或“地质”氢，是在地壳中天然生成或存在的。它是一种潜在的、丰富的、尚未开发的清洁能源。近几年来，人们对白氢的兴趣越来越大。

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

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

与其他类型的氢相比，白氢有三个主要优点。

首先，它是一种不排放二氧化碳的氢气。其次，它也不需要大量的可再生能源来通过水电解来生产。第三个优点是它来自自然的地质和化学现象，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。

在这一背景下，业界普遍认为：白氢是最干净且相对具有成本效益的可再生氢，有望重塑能源格局并掀起新一轮绿色革命。

悄然拉开帷幕的新竞争

随着人们对白氢的认识逐渐加深，全球各国竞相参与到白氢的探索中。除了法国之外，包括马里、美国、俄罗斯、澳大利亚、阿曼及东欧等国家地区，都发现了白氢矿床。

其中，马里是目前世界上唯一一个正在开采白氢的国家，开采井位于首都巴马科西北约60公里处。根据马里井估算，白氢生产成本约为每千克1美元，而绿氢生产成本约为每千克6美元。不过，如果大量矿藏需要更深钻探，白氢开发成本可能会上升。

目前，总部位于美国丹佛的一家白氢初创公司科拉玛已获得了9100万美元的投资，其中包括比尔·盖茨创建的突破能源投资公司提供的资金。

另一家由地球化学家维亚切斯拉夫·兹冈尼克创立的天然氢能源公司，已于2019年在内布拉斯加州完成了一个氢气勘探钻孔，并计划开发新的钻井。这个项目，非常接近世界第一个商业化白氢。

氢在净零排放中的作用

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？

法国波城大学科学研究员、白氢专家伊莎贝尔·莫雷蒂表示：“现在的问题不是储量，而是资金和技术。”由于各国都处于对于白氢开采的初级阶段，因此，对于白氢开采将要面临的问题以及需要的技术创新手段，仍要在开发中不断摸索。值得一提的是，目前在中国境内尚未有白氢的发现。

埋藏于地壳下的白氢能否满足整个地球的能源需求？这个答案，也许在不久的未来就会揭晓。

版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

由科普中国重新排版编辑

内容来自：我是科学人