談起未來能源，氫能定有一席之地。目前全球使用的氫氣大多通過高碳工藝生產(chǎn)，少量低碳綠氫通過電解水制取，成本高，且不利于大規(guī)模長周期存儲。去年以來，全球興起了尋找天然氫的熱潮，創(chuàng)業(yè)公司、產(chǎn)業(yè)資本紛至沓來。如果氫氣真的可以像煤炭、油氣一樣從地球內(nèi)部開采出來，能源綠色低碳轉(zhuǎn)型就解決了一個大麻煩。
全球應(yīng)對氣候變化背景下，人們根據(jù)氫氣來源的不同將其劃分為多種“顏色”。當(dāng)前人類生產(chǎn)的絕大部分氫氣來自化石能源，其產(chǎn)生過程會排放大量二氧化碳，這種被稱為“灰氫”;在這個制取過程中，如果加上二氧化碳捕獲技術(shù)，產(chǎn)生的氫被稱為“藍(lán)氫”;利用可再生能源生產(chǎn)的氫氣，被稱為“綠氫”;天然氫則是一種在地殼中天然生成或存在的氫氣，逸出地表時可以被探測到，被稱為“白氫”。
與其他“顏色”的氫氣相比，白氫具有無可替代的優(yōu)勢。氫被認(rèn)為是未來能源的絕佳載體，對推動能源轉(zhuǎn)型、促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展意義重大。人類對氫經(jīng)濟(jì)的暢想和探索已存續(xù)數(shù)十年，為何這個夢想遲遲未能實(shí)現(xiàn)?一大原因是氫氣的大規(guī)模低成本制取是個難題。盡管氫是宇宙中含量最多的元素，但研究者普遍認(rèn)為，地球上以氣態(tài)形式存在的氫十分稀少。人類要使用氫氣就必須自己制造，如果采用目前主流且廉價的煤制氫、天然氣制氫工藝，會產(chǎn)生大量碳排放;如果采用新興但昂貴的可再生能源電解水制氫，則需消耗大量電力，且經(jīng)多次能量轉(zhuǎn)換后效率較低。
白氫與化石能源一樣，是自然界天然產(chǎn)生的，獲取白氫的唯一能耗只在于將其收集起來，生產(chǎn)應(yīng)用也無需進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換;同時，白氫又具備綠氫的綠色低碳等優(yōu)點(diǎn)，且成本效益更佳。一旦白氫被大規(guī)模發(fā)現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)開采，就有望成為革命性的能源，極大加速全球凈零排放進(jìn)程。
既然白氫擁有諸多優(yōu)勢，為何關(guān)注度一直不高?因?yàn)閭鹘y(tǒng)理論認(rèn)為，氫氣過于活躍，無法像石油、天然氣那樣在地層中大量積蓄。大多數(shù)人對白氫不抱期待，也鮮有人積極尋找白氫。直到2012年，工程師在西非國家馬里發(fā)現(xiàn)了一口噴涌氫氣的廢井。自此之后，人們開始了對白氫的探索性勘探，并在法國、俄羅斯、澳大利亞等多國發(fā)現(xiàn)了潛在氫藏。2022年，美國地質(zhì)勘探局修訂了對地下氫氣儲量的估算模型，數(shù)據(jù)顯示，地球巖層中可能蘊(yùn)藏著超萬億噸氫氣，足以滿足未來數(shù)千年燃料和肥料需求，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們之前的預(yù)測。
正因如此，各國尋找白氫的嘗試在過去一年達(dá)到了新高峰，好消息也接連不斷。西班牙一勘探公司表示，在比利牛斯山脈發(fā)現(xiàn)一個儲量超100萬噸的氫氣儲層，并希望在2028年開始商業(yè)化生產(chǎn)。澳大利亞一公司宣布，在位于約克半島的探井深處發(fā)現(xiàn)氣體中含有高濃度天然氫，并公布了推進(jìn)世界上首個天然氫試點(diǎn)項目的計劃。法國科學(xué)家透露，在該國東北部發(fā)現(xiàn)了目前全球最大的天然氫礦床。在美國，有多家公司正在進(jìn)行鉆井勘探，總部位于丹佛的一家白氫初創(chuàng)公司獲得了近1億美元的風(fēng)險投資，其中就包括比爾·蓋茨創(chuàng)立的風(fēng)險投資公司提供的資金。鑒于該領(lǐng)域的系列成果，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志將“尋找天然氫源的熱潮”列為2023年度“十大科學(xué)突破”之一。
雖然白氫勘探帶來了希望，但要真正開采利用白氫，仍需要開展進(jìn)一步調(diào)查和研究。目前全球?qū)Π讱涞恼J(rèn)識整體處于早期階段，在基礎(chǔ)理論、勘測、開發(fā)、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)均存在大量懸而未解的問題。比如，地球上的氫氣儲量究竟有多少，勘探的難度有多大，能否低成本規(guī)模化開采，需要借助哪些技術(shù)裝備。在我國，對白氫的探索更顯滯后，尚停留在實(shí)驗(yàn)室和文獻(xiàn)分析階段，從能源角度對白氫進(jìn)行系統(tǒng)性的攻關(guān)工作較少。考慮到未來白氫巨大的戰(zhàn)略價值，有必要加大基礎(chǔ)理論科研和勘探力度。
人們對礦產(chǎn)資源潛力的預(yù)測幾乎總是被低估。尋找天然氫藏是世界上的一個全新前沿領(lǐng)域，相信隨著人們對白氫的認(rèn)識逐漸加深，白氫商業(yè)化開發(fā)應(yīng)用的那一天不會遙遠(yuǎn)。 (作者:王軼辰 來源：經(jīng)濟(jì)日報)
作者：王軼辰
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