科技創(chuàng)新世界潮|地質(zhì)氫:未來的綠能不是夢

2023-10-07 01:00:00 來源: 點擊數(shù):

科技日報記者?劉霞

提取地下氫氣用作清潔燃料,這一嘗試得到了美國能源部的大力推動,能源部下屬高級能源研究計劃署(ARPA-E)9月初宣布,將提供2000萬美元資金用于推進地下礦物生產(chǎn)氫(所謂“地質(zhì)氫”)的技術(shù)。


橄欖石礦物,如鎂橄欖石,在與地下水相互作用時會產(chǎn)生氫氣。
圖片來源:史密森國家自然歷史博物館/美國地質(zhì)調(diào)查局

英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站在近日的報道中指出,短短一年時間,地質(zhì)氫從科學(xué)邊緣走到清潔能源的舞臺中央,引發(fā)了不少初創(chuàng)公司的興趣,紛紛致力于開發(fā)此項技術(shù)。

地質(zhì)氫日益受追捧

隨著人們對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益重視,氫能作為新興的清潔能源,已在全球引起廣泛關(guān)注。氫氣是一種無污染的能源,其燃燒過程中只產(chǎn)生水蒸氣,不會釋放任何溫室氣體或污染物。此外,氫氣具有極高的能量密度,這些優(yōu)勢使其成為實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

各國政府正在支持清潔生產(chǎn)氫氣的各種努力,具有較大潛力的低碳型氫能源包括“藍(lán)氫”和“綠氫”?!八{(lán)氫”通過燃燒天然氣和煤炭來制造,同時利用碳捕捉技術(shù)處理燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳,但并不能完全保證“零碳”。利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電,再用這些電電解水生成的氫就是“綠氫”,整個過程不產(chǎn)生二氧化碳,被視為實現(xiàn)碳中和的最佳方式。

《新科學(xué)家》報道指出,地質(zhì)氫可能更便宜,也同樣清潔。地質(zhì)氫由地下水與地幔中富含鐵的巖石自然相互作用產(chǎn)生,對環(huán)境的影響幾乎為零,有望成為一種可再生能源。

據(jù)美國地質(zhì)勘探局官網(wǎng)2023年4月14日報道,地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)知道有幾十種自然過程可以產(chǎn)生氫氣,但究竟哪些機制能產(chǎn)生大量氫氣仍不清楚。普遍認(rèn)為,例如地下水與橄欖石(一種呈綠色的鎂鐵硅酸鹽)等富含鐵的礦物相互作用時,會使水被還原為氧氣和氫氣,氧氣與礦物中的鐵結(jié)合,氫氣就會逃逸到周圍的巖石中。

在此基礎(chǔ)上,ARPA-E希望資助促進地下礦物生產(chǎn)地質(zhì)氫的方法。ARPA-E項目總監(jiān)道格·威克斯表示,本次撥款項目專注于人工促進一種主要的制氫反應(yīng)——蛇紋石化,當(dāng)水在高溫高壓下遇到富含鐵的巖石時,就會蛇紋石化。這些反應(yīng)將橄欖石等礦物轉(zhuǎn)化為蛇紋石,在這個過程中釋放氫氣。一種方法是將水泵入地下,它會與富含鐵的礦物相互作用,產(chǎn)生氫氣——有時也被稱為“橙色氫氣”。

眾多團隊和公司看到機會

美國地質(zhì)調(diào)查局的杰弗里·埃利斯表示,隨著越來越多團隊和公司致力于獲取地質(zhì)氫用作清潔能源,人們對地質(zhì)氫的熱情也日益高漲。埃利斯近日就阿曼地質(zhì)氫的潛力與阿曼政府進行了磋商。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的托蒂·拉森表示,其團隊正在尋找催化劑,通過將水和富含鐵的巖石混合,可以降低制造氫氣所需的溫度??偛课挥诳屏_拉多州的天然氫能源公司也準(zhǔn)備在美國內(nèi)布拉斯加州和堪薩斯州進行鉆探,該公司認(rèn)為刺激地下礦物生產(chǎn)地質(zhì)氫比提取天然氫氣面臨更多挑戰(zhàn),但也有更大潛力。

美國初創(chuàng)公司Koloma獲得了由比爾蓋茨的突破能源風(fēng)險基金等提供的9100萬美元融資,是地質(zhì)氫行業(yè)資金最充足的實體。公司已經(jīng)開始在美國中西部鉆探首口井,收集巖石和氣體樣本進行分析。他們的目標(biāo)是確定氫氣純度和產(chǎn)量最高的地點,以最終將這些資源轉(zhuǎn)化為實用的清潔能源。

該公司可利用地下蛇紋石化過程不斷產(chǎn)生再生氫。在此過程中,地下的鐵和鎂基礦物在水中分解,產(chǎn)生富氫流體和其他礦物,這一過程可滿足全球30%的氫氣需求。

對地質(zhì)氫的追求不僅限于Koloma,殼牌、英國石油和雪佛龍等主要能源公司也正在調(diào)查這種可再生能源。澳大利亞的金氫公司(Gold Hydrogen)也加入了地質(zhì)氫的探索活動??偛课挥诿商乩麪柕腍ydroma甚至開始從多年前在馬里發(fā)現(xiàn)的井中提取氫氣。

開采氫氣仍有很大挑戰(zhàn)

美國地質(zhì)調(diào)查局官網(wǎng)指出,雖然地質(zhì)氫帶來了希望,但要真正開掘地質(zhì)氫能源,仍然需要開展進一步研究。

科學(xué)家指出,地質(zhì)氫這種資源在很大程度上仍未得到充分利用,主要原因在于定位大量氫氣的地質(zhì)儲藏和從地下深處或近海開采氫氣非常具有挑戰(zhàn)性。鑒于此,美國地質(zhì)調(diào)查局正在利用其在石油、地?zé)岷偷V產(chǎn)資源等領(lǐng)域的專業(yè)知識,增進對地質(zhì)氫資源潛力的理解。該機構(gòu)計劃發(fā)布一份地圖,顯示哪些區(qū)域最可能富含地質(zhì)氫資源,并開發(fā)勘探工具和戰(zhàn)略,以增進對地質(zhì)氫能源的了解,幫助滿足未來的能源需求。

責(zé)任編輯:常麗君

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