地球表面下潛藏著一座氫氣山,科學家表示,只需其中的一小部分就可以打破我們 200 年來對化石燃料的依賴。
新的研究表明,地球的岩石和地下水庫中蘊藏約 6.2 兆噸(5.6 兆公噸)的氫。這大約是 26 倍(1.6 兆桶,每桶重約 0.15 噸)——但這些氫庫存位於何處仍不得而知。
研究人員懷疑,大部分氫氣可能位於太深或離岸太遠的地方,無法獲取,而且有些儲量可能太小,無法以經濟合理的方式提取。然而,結果表明,即使有這些限制,仍有足夠的氫氣可供使用,傑弗瑞·艾利斯美國地質調查局 (USGS) 的石油地球化學家、這項新研究的主要作者告訴《生活科學》雜誌。
氫是一種它可以為車輛提供燃料、為工業流程提供動力並發電。研究中發現的氫儲量中僅 2%,相當於 1,240 億噸(1,120 億公噸)天然氣,「就可以提供我們在幾百年內實現淨零[碳]所需的所有氫。」艾利斯說。
艾利斯和他的合著者說,這些氫氣釋放的能量大約是地球上所有已知天然氣儲量所儲存能量的兩倍莎拉·格爾曼,也是美國地質調查局的地質學家,在研究中指出。結果於週五(12 月 13 日)發表在該雜誌上科學進步。
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為了估計地球內部的氫含量,研究人員使用了一個模型,該模型考慮了地下產生氣體的速度、可能被困在儲層中的氫量,以及透過各種過程(例如從岩石中洩漏)損失的量。
艾利斯說,氫氣是透過岩石中的化學反應產生的,最簡單的是將水分解成氫氣和氧氣的反應。 「實際上有數十種自然過程能夠產生氫氣,但其中大多數產生的量非常少,」他說。
直到最近,研究人員才意識到氫在地球表面下方積聚。 「我整個職業生涯的範式是,氫就在那裡,它發生了,但它是一種非常小的分子,所以它很容易通過小孔隙、裂縫和岩石逸出,」艾利斯解釋道。
但當科學家發現一種西非儲量巨大的氫氣, 進而,這種範式發生了轉變。現在很清楚,氫確實會在地球的儲存庫中積累,而新的研究表明,其中一些積累可能相當大。
「我很驚訝結果比我想像的要大,」艾利斯說。 “結論是那裡有很多東西。”
但他表示,值得注意的是,這些結果存在巨大的不確定性,因為模型顯示,那裡可能存在 10 億至 10 兆噸的氫氣。 (根據模型的假設,最可能的值為 6.2 兆噸。)
預計氫能在某些產業未來能源供應中的佔比將高達 30%,全球需求預計將到 2050 年將增加五倍。這種氣體是透過電解水人工產生的,其中水分子被電流分解。當使用再生能源時,該產品被稱為“綠色氫”,當使用化石燃料時,該產品被稱為“藍氫”。
利用天然氫的好處是它不需要能源來生產,而且地下水庫可以儲存天然氣直到需要為止。埃利斯說:“我們不必擔心存儲問題,這就像藍色氫或綠色氫一樣——你想在電力便宜的時候製造它,然後你必須把它存儲在某個地方。”對於天然氫,“你可以在需要時打開閥門並關閉它。”
剩下的一個大問題是所有這些氫到底位於哪裡,這將影響它是否可取得。他說,艾利斯和他的同事正在努力縮小形成地下堆積物所需的地質標準,美國的結果可能會在明年初公佈。