到2050年,氫能市場規模有望突破萬億美元。
過去十億年間,地球大陸地殼已產生巨量氫氣。理論上,這些儲量足以支撐人類能源需求至少17萬年。牛津大學、杜倫大學與多倫多大學聯合研究揭示,這項發現可能為低碳未來帶來革命性突破 —— 研究人員已明確地殼中天然氫氣富集所需的具體地質條件。
"一套可復制的成功勘探方案,將解鎖具有商業競爭力的低碳氫源,為能源轉型作出重大貢獻,"牛津大學首席作者克里斯·巴倫坦教授表示,"我們具備整合這些要素并找到配方的專業經驗。"
尋找天然氫礦
最新發現表明,全球多地可能存在氫儲層,僅美國就有至少30個州發現相關證據。但人們對天然氫的分布與儲量認知始終有限。這項研究詳細闡述了天然氫勘探"配方"的關鍵要素,如同專家當年確立氦氣勘探策略般,為氫能開發提供了"第一性原理"方法論。
該"配方"涵蓋全方位考量:包括產氫速率、成氫巖層類型與環境、地下運移路徑、氫氣田形成條件及耗散因素等。多倫多大學合著者芭芭拉·舍伍德·洛拉教授強調:"例如我們知道地下微生物會快速消耗氫氣,避開讓二者接觸的環境對維持經濟性氫儲至關重要。"
研究證實,天然氫的實用來源并不局限于地幔。地殼內多種常見地質環境都能滿足天然氫系統形成條件,這些氫源既可能形成于數百萬年前,也可能已存在數億年,且關鍵之處在于 —— 它們遍布全球。產氫自然過程多種多樣,最基本的是將水分解為氫和氧的化學反應。
減排背景下的氫能需求
當前全球氫能產業規模達1350億美元,預計2050年將激增至萬億美元市場。目前主流的烴類制氫法貢獻了全球2.4%的二氧化碳排放。
氫能對現代社會至關重要:既是生產甲醇、合成氨(化肥關鍵成分)等工業化學品的基礎原料,又能通過燃料電池技術助力交通與發電領域擺脫化石燃料。德國GFZ亥姆霍茲研究中心另一項研究表明,山脈可能蘊藏大量天然氫資源 —— 模擬顯示地幔巖接近地表的山脈帶(如比利牛斯山、阿爾卑斯山及喜馬拉雅山脈部分區域)極具產氫潛力。
相關研究成果已發表于《自然綜述:地球與環境》。
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