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産,少量低碳綠氫通過電解水制取,成本高,且不利於大規模長週期存儲。去年以來,全球興起了尋找天然氫的熱潮,創業公司、産業資本紛至遝來。如果氫氣真的可以像煤炭、油氣一樣從地球內部開採出來,能源綠色低碳轉型就解決了一個大麻煩。
全球應對氣候變化背景下,人們根據氫氣來源的不同將其劃分為多種“顏色”。當前人類生産的絕大部分氫氣來自化石能源,其産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,産生的氫被稱為“藍氫”;利用可再生能源生産的氫氣,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勢。氫被認為是未來能源的絕佳載體,對推動能源轉型、促進全球經濟可持續發展意義重大。人類對氫經濟的暢想和探索已存續數十年,為何這個夢想遲遲未能實現?一大原因是氫氣的大規模低成本制取是個難題。儘管氫是宇宙中含量最多的元素,但研究者普遍認為,地球上以氣態形式存在的氫十分稀少。人類要使用氫氣就必須自己製造,如果採用目前主流且廉價的煤制氫、天然氣制氫工藝,會産生大量碳排放;如果採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,且經多次能量轉換後效率較低。
白氫與化石能源一樣,是自然界天然産生的,獲取白氫的唯一能耗只在於將其收集起來,生産應用也無需進行多次轉換;同時,白氫又具備綠氫的綠色低碳等優點,且成本效益更佳。一旦白氫被大規模發現並實現開採,就有望成為革命性的能源,極大加速全球凈零排放進程。
既然白氫擁有諸多優勢,為何關注度一直不高?因為傳統理論認為,氫氣過於活躍,無法像石油、天然氣那樣在地層中大量積蓄。大多數人對白氫不抱期待,也鮮有人積極尋找白氫。直到2012年,工程師在西非國家馬利發現了一口噴涌氫氣的廢井。自此之後,人們開始了對白氫的探索性勘探,並在法國、俄羅斯、澳大利亞等多國發現了潛在氫藏。2022年,美國地質勘探局修訂了對地下氫氣儲量的估算模型,數據顯示,地球岩層中可能蘊藏著超萬億噸氫氣,足以滿足未來數千年燃料和肥料需求,這遠遠超出人們之前的預測。
正因如此,各國尋找白氫的嘗試在過去一年達到了新高峰,好消息也接連不斷。西班牙一勘探公司表示,在比利牛斯山脈發現一個儲量超100萬噸的氫氣儲層,並希望在2028年開始商業化生産。澳大利亞一公司宣佈,在位於約克半島的探井深處發現氣體中含有高濃度天然氫,並公佈了推進世界上首個天然氫試點項目的計劃。法國科學家透露,在該國東北部發現了目前全球最大的天然氫礦床。在美國,有多家公司正在進行鑽井勘探,總部位於丹佛的一家白氫初創公司獲得了近1億美元的風險投資,其中就包括比爾·蓋茨創立的風險投資公司提供的資金。鋻於該領域的系列成果,國際頂尖學術期刊《科學》雜誌將“尋找天然氫源的熱潮”列為2023年度“十大科學突破”之一。
雖然白氫勘探帶來了希望,但要真正開採利用白氫,仍需要開展進一步調查和研究。目前全球對白氫的認識整體處於早期階段,在基礎理論、勘測、開發、應用等各環節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,能否低成本規模化開採,需要借助哪些技術裝備。在我國,對白氫的探索更顯滯後,尚停留在實驗室和文獻分析階段,從能源角度對白氫進行系統性的攻關工作較少。考慮到未來白氫巨大的戰略價值,有必要加大基礎理論科研和勘探力度。
人們對礦産資源潛力的預測幾乎總是被低估。尋找天然氫藏是世界上的一個全新前沿領域,相信隨著人們對白氫的認識逐漸加深,白氫商業化開發應用的那一天不會遙遠。
(責任編輯:張紫祎)