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世界是如何探索不同色度的天然氢的

放大字体  缩小字体 2023-08-01 05:46  浏览次数:9 来源:得道网    

对于一个总是由两个原子组成的简单分子来说,氢被标记为太多的颜色,这取决于它是如何产生的——灰色、蓝色、最熟悉的绿色,然后是粉红色、绿松石色和橙色。

现在,调色板上出现了另一种颜色:白色或金色。人们在最不可能的地方寻找它,从马里到法国,南澳大利亚和内布拉斯加州。

氢正在成为一种至关重要的零碳燃料,可用于重工业、船舶、飞机和长期储能。但是氢在地球上并不是不结合的——它存在于水、石油、天然气或生物物质中。因此,它必须通过分解碳氢化合物(灰色或蓝色氢)或利用电力(绿色,来自可再生能源,粉红色,来自核能)分解水来制造。

至少人们是这么认为的。上世纪90年代末,我在壳牌(Shell)的基础培训课程上提出,氢可能是地下气体的一种成分,但讲师断然不予理会。大多数地球科学家认为,最小、最轻的元素氢会立即从地下逸出,被微生物吃掉,或者与二氧化碳发生反应。

但现在看来,地球内部可以自然产生大量氢,并可能被困在地下。因为石油公司没有去寻找它,他们的仪器也检测不到它,所以没有发现它。

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这一发现来自马里首都巴马科西北约70公里处的一个名叫Bourakebougou的村庄。1987年钻探的一口井却发现了可燃气体。直到2012年,人们才对这种气体进行分析,发现它几乎是纯氢。现在它运行发电机提供电力。

在过去的几年里,地质学家梳理了旧的记录,想看看世界上还有什么地方的氢被忽视了。

这里有一些需要考虑的关键问题:天然氢气的蓄积量是否可以被发现并进行大规模的商业开采?如果有,我们在哪里以及如何找到它?如果它不断形成或释放,它能有效地成为一种可再生能源,而不是不可再生的石油、天然气和煤炭吗?

地球内部氢的形成有几种方式,包括水与含铁矿物在高温下反应生成蛇纹石,即“蛇纹石化”过程,这似乎是最受欢迎的理论。来自铀或钍等自然元素的辐射可能会使水分裂。或者,原始氢可能从内核或地幔的深处渗出,在那里它被困在行星炽热的诞生中。

那些与水接触的富含铁的古代岩石最有希望被发现。蛇绿岩——在构造板块碰撞过程中被迫上升的海底碎片——与水反应后变成蛇纹石,在西班牙比利牛斯山脉、阿曼和新喀里多尼亚都有发现。

在土耳其南部的亚纳塔斯(Yanartas),一块蛇绿岩上燃烧的氢气自然渗出,被认为是古老的奇美拉山(Mount Chimaera),可能是希腊传说中喷火的奇美拉怪物的起源。

氢气是在海洋中脊形成的,在那里新鲜的火山岩与海水相遇,包括冰岛,在那里大西洋中脊出现在海浪之上。这些有潜力的区域与传统的油气盆地并不重合。

科洛马已经从亿万富翁慈善家比尔·盖茨(Bill Gates)等人那里筹集了资金,目前正在考虑美国中西部地区。其他公司则沿着大陆中部裂谷在内布拉斯加州和堪萨斯州进行钻探,这是一个古老的地质构造,在大约11亿年前几乎将北美撕裂。

Koloma的首席技术官汤姆·达拉(Tom Darrah)本月早些时候对《福布斯》(Forbes)表示:“每个大洲都有。它们的规模之大,意义深远。”

美国地质调查局估计,有足够的天然氢气来满足几个世纪的需求。

绿色或蓝色氢最终可能以每公斤1美元至1.5美元的价格生产。但马里的经验和西班牙的勘探表明,从地下提取天然氢气的成本为每公斤50至70美分。这相当于每百万英热单位天然气4到5.6美元,天然气主要由含碳甲烷组成,目前在国际上的售价约为11美元。

公司感兴趣的另一个原因是,氢可能与有价值的氦一起被发现,而氦在半导体、火箭、核磁共振成像仪和深水潜水等技术中至关重要,而且随着现有资源的枯竭,氢的价格正在上涨。

过去在巴西和俄罗斯的钻探曾意外发现氢的浓度。探险者还在南澳大利亚和西班牙搜索。今年5月,法国多能源公司Francaise de l’energie宣布,在法国东部洛林(Lorraine)的煤矿盆地发现了大量天然氢气。

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尽管法国大型公用事业公司Engie表现出了兴趣,但主要的石油和天然气公司尚未介入。考虑到它们过去在页岩上的失败,这些石油巨头不太可能成为新资源领域的成功创新者。

相反,小型专业勘探公司正处于领先地位,投资者应警惕投机性声明。这些不同的企业仍然需要证明商业产量和井的流量。

氢气的可压缩性比甲烷小,按体积计算其能量含量只有甲烷的三分之一,因此迄今为止发现的气田与天然气相比要小得多。

形成氢的地质环境中不包含许多高孔隙性和渗透性的岩石,这些岩石可以形成良好的储层。水力压裂可能会增加成本,也可能会惹恼环保人士(尽管他们可能会对零碳燃料进行特殊处理)。

尽管如此,即使是小的发现也可能有用。氢很难运输,所以在消费者附近找到它是很有价值的。低成本的天然氢可以帮助工业更快地扩大规模,即使可获得的量不足以满足自身的需求。

随着人们意识和关注的增加,未来几年将决定天然氢是一种地质奇观,一种当地资源,还是未来零碳能源的主要贡献者,以及我们的调色板是否真的需要一种新的颜色。

本文作者罗宾•米尔斯是卡马尔能源公司首席执行长,著有《石油危机的神话》一书。

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