今天小編分享的科技經驗:“氣候聖杯”颠覆傳統清潔能源!地下“白氫”或掀起新一輪綠色革命!,歡迎閱讀。
氫能是未來清潔燃料之一,也是當下清潔能源產業體系的核心部分。近些年來,在氫的大家族中,有這樣一種氫橫空出世,燃起了人們對未來清潔能源產業的巨大希望,這就是白氫。
近期,在法國北部洛林地區一個老煤礦的礦床下面,發現了一個潛在的天然白氫礦床,該礦床可能含有 600 萬至 2.5 億噸氫,是迄今為止發現的最大的此類礦藏之一。
美國地質調查局地球化學家傑弗裡 · 埃利斯估計:地球表面下可能潛藏着數百億噸的白氫,這使目前每年生產的 1 億噸氫(主要來自化石燃料)相形見绌。
雖然,這數百億噸白氫大部分幾乎可以肯定是非常小的積聚,或者離岸很遠,或者太深,但是,只要能找到并提取 1%,就能在 200 年内提供 5 億噸氫氣。
法國的洛林礦池發現高純度白氫
白氫的問世
眾所周知,航空、運輸和鋼鐵等領網域,都需要消耗巨大的能源,要滿足它們對清潔能源的需求,僅憑太陽能和風能是幾乎不可能的。
雖然氫是宇宙中含量最多的元素,但它基本上要與其他分子結合在一起方能發揮成效,例如,水分子(H2O)。但目前商業氫氣的生產,離不開化石燃料驅動的高能耗工藝,而且在這一過程中還會排放大量二氧化碳,因此在實施 " 雙碳 " 目标中受到很大限制。
從氣候角度來看,最有前途的是使用可再生能源電解水制成的綠氫。顧名思義,綠氫最環保,但目前的情況是,綠氫的價格昂貴且產量較少,因此大規模使用任重而道遠。
那麼,什麼是白氫呢?它與通過可再生能源獲得的氫或從碳氫化合物中提取的氫有何不同?
白氫也被稱為 " 天然 "、" 黃金 " 或 " 地質 " 氫,是在地殼中天然生成或存在的。它是一種潛在的、豐富的、尚未開發的清潔能源。近幾年來,人們對白氫的興趣越來越大。
白氫是怎麼形成的呢?目前初步解釋是,地下的鐵礦物具有分離水分子中的氧和氫的能力。在非常深的地質層中,沒有氧氣。因此,探索得越深,找到純度高的氫的機會就越大。
示意圖顯示了天然氫如何在山麓的蓋岩下積累(來源:Helios Aragón)
與其他類型的氫相比,白氫有三個主要優點。
首先,它是一種不排放二氧化碳的氫氣。其次,它也不需要大量的可再生能源來通過水電解來生產。第三個優點是它來自自然的地質和化學現象,因此能夠以低成本無休止地開采。這種以氣體形式存在的氫所含的能量是石油的三倍。
在這一背景下,業界普遍認為:白氫是最幹淨且相對具有成本效益的可再生氫,有望重塑能源格局并掀起新一輪綠色革命。
悄然拉開帷幕的新競争
随着人們對白氫的認識逐漸加深,全球各國競相參與到白氫的探索中。除了法國之外,包括馬裡、美國、俄羅斯、澳大利亞、阿曼及東歐等國家地區,都發現了白氫礦床。
其中,馬裡是目前世界上唯一一個正在開采白氫的國家,開采井位于首都巴馬科西北約 60 公裡處。根據馬裡井估算,白氫生產成本約為每千克 1 美元,而綠氫生產成本約為每千克 6 美元。不過,如果大量礦藏需要更深鑽探,白氫開發成本可能會上升。
目前,總部位于美國丹佛的一家白氫初創公司科拉瑪已獲得了 9100 萬美元的投資,其中包括比爾 · 蓋茨創建的突破能源投資公司提供的資金。
另一家由地球化學家維亞切斯拉夫 · 茲岡尼克創立的天然氫能源公司,已于 2019 年在内布拉斯加州完成了一個氫氣勘探鑽孔,并計劃開發新的鑽井。這個項目,非常接近世界第一個商業化白氫。
氫在淨零排放中的作用
白氫能否成為安全清潔能源的關鍵?為什麼它才剛剛被探索?
法國波城大學科學研究員、白氫專家伊莎貝爾 · 莫雷蒂表示:" 現在的問題不是儲量,而是資金和技術。" 由于各國都處于對于白氫開采的初級階段,因此,對于白氫開采将要面臨的問題以及需要的技術創新手段,仍要在開發中不斷摸索。值得一提的是,目前在中國境内尚未有白氫的發現。
埋藏于地殼下的白氫能否滿足整個地球的能源需求?這個答案,也許在不久的未來就會揭曉。