|
天然氢气的开采越来越成为能源领域的热点,风险投资已经开始进驻,美国政府的这次投资具有很强的象征意义,意味着这一领域获得了更广泛的认可,也意味着这一领域或受到更多国家的关注和投入。
在开发清洁和可持续能源来源的竞赛中,一匹黑马的概念正在获得美国政府的第一笔大投资。2023年9月7日,美国能源部(DOE)下属的高风险投资机构高级研究计划局-能源(ARPA-E)宣布,将拨款2千万美元用于资助从深岩中提取清洁燃烧氢气的技术。目前,全世界范围内氢气都是工业制造的。但一些研究人员得出结论,与传统观点相反,地球蕴藏着巨大的氢气储备,可以像开采石油一样开采,而且可以通过将水和催化剂注入地壳来激活这些储备潜力。
天然氢能公司2019年钻探了美国第一口地质氢气钻井。
ARPA-E的这笔资金“将成为全球此类研究的最大单一投资”,计划申请该计划的科罗拉多矿业学院地质学家李耀国(音)说:“这是如此新颖,许多其他机构和其他国家刚刚意识到这种可能性。”
作为能源来源,氢气存在缺点:氢气的能量密度低于天然气,且占用大量空间。但专家认为,如果能够以环保的方式获取,氢气完全可以取代钢铁冶炼、长途运输和重工业中的化石燃料。如今,大多数氢气是通过将蒸汽和甲烷结合而生产的,这依然会增加二氧化碳(CO2)排放加剧全球变暖。各国政府正在支持清洁生产氢气的努力,要么通过捕获排放的二氧化碳并将其储存在地下(蓝氢),要么通过使用可再生能源来分离水并收获由此产生的氢气(绿氢)。今年晚些时候,DOE计划挑选多达10个蓝氢和绿氢“中心”作为一项80亿美元计划的一部分。
但是,“地质”或“天然”氢可能更便宜——而且同样干净。在一个充满未知领域开端,ARPA-E资金勇敢地迈出了重要的一步,美国地质调查局(USGS)地质学家、领导着一个内部资助的地质氢气项目的艾略斯说:“现在,我们基本上从零开始。所以这真的很重要,是启动研究的一种方式。”
几十年来,很少有地质学家相信地球蕴藏着大量的氢气储备,因为氢气很容易被微生物消耗掉或者化学转化为其他形式。但随着人们在马里一个村庄下面发现了一个巨大的氢气田以及记录显示旧钻孔中近纯氢的奇怪激增,勘探人员现在正在全球范围内展开工作。石油和天然气公司倾向于开采相对年轻的沉积岩盆地,而氢气猎人则在探索大陆的晶体状、古老的核心,寻找被认为可以推动氢气生产的富铁岩石。
ARPA-E项目主任道格·威克斯表示,该资助计划不会支持对现有储量的搜寻,因为这更适合由USGS和行业来做。相反,它将专注于如何人为刺激主要产氢反应之一——蛇纹石化,即当水在高温高压下遇到富铁矿石时发生的反应。这些反应将橄榄石等矿物质转化为蛇纹石,在此过程中释放氢气。“我们如何让氢气更快地出来?”威克斯问道。
抽水或注入催化剂到岩石源可能会有帮助。一种自然催化剂是磁铁矿,它是在橄榄石发生蛇纹石化时产生的。科罗拉多大学博尔德分校的地质化学家泰贝莎解释说,磁铁矿可以催化后续的产氢反应,并与橄榄石结合。她说,一些生活在深处的微生物也可以催化氢气的产生,可以招募它们来加快速度。预计ARPA-E的资金大部分将用于建模和实验室研究,旨在提高产量。但泰贝莎很高兴看到该计划还将资助研究监测反应以及评估向地壳注入物质的风险的工作。“我们在做什么?我们如何监控和监管?”
其他支持者也加入了搜寻行动。今年7月,自然氢初创公司Koloma悄悄退出隐身模式,获得了9100万美元的风险资本投资,其中包括比尔·盖茨的突破能源风险投资基金的投资。泰贝莎刚刚获得了格兰瑟姆环境保护基金会的一项拨款,用于探索如何在较低温度和压力下刺激氢气生产。这可能使得在阿曼等地方在地表附近发现的富铁矿产生氢气成为可能。
艾略斯说,大型石油公司经过多年的忽视后,现在正在试探性地进入这个领域。他说:“我们可能正在达到一个临界点。”本月,USGS和美国科罗拉多矿业学院将启动一项为期五年的研究合作计划,价值数百万美元,包括英国石油公司和雪佛龙公司等公司的支持。
威克斯表示,ARPA-E和美国地质调查局的投资为这个快速增长的领域增加了“一定的可信度”。他说,起初,“我是完全持怀疑态度的。”但在他和一位同事研究过氢气并深入研究文献后,情况发生了变化。现在他说:“我坚信它将成为未来的重要能源来源。”
科学网—橙色氢气之未来天然能源《科学》 - 孙学军的博文 (sciencenet.cn)
科学网—地下可能有巨量天然氢气! - 孙学军的博文 (sciencenet.cn)
科学网—白色氢气和橙色氢气是实现碳中和的新能源 - 孙学军的博文 (sciencenet.cn)
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-23 07:30
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社