麻省理工科技评论：为什么下一个能源竞赛是地下氢气的竞争？

橄榄石类矿物，如方镁铁橄榄石，能够与地下水发生反应，从而导致地下氢气的积累。这一过程不仅对地质构造有重要影响，同时也可能为研究地球深处生物圈提供新的视角。（史密森尼国家自然历史博物馆）

  下一场能源竞赛为何是地下氢？

作者：Casey Crownhart

尽管这听起来像是回到了19世纪，但当今能源领域最前沿的部分之一是深入地下寻找可以作为能源使用的材料。不过，这次的探索并非为了开采化石燃料，而是为了发现天然存在的氢气矿藏。

氢气已经是化学工业的重要组成部分，并被视为一种绿色燃料，适用于航空、远洋航运以及钢铁制造等多个行业。目前，这种气体主要通过人工合成方式生产，但已有迹象表明地下蕴藏着大量的氢气资源。

在报道一家名为Addis Energy的初创公司的过程中，我开始深入思考地下资源的重要性。该公司正致力于利用地下的岩石及其中的条件来生产另一种重要的化学品——氨。在这个实验室创新层出不穷的时代，回归挖掘自然资源似乎是一种倒退，然而，开发地下资源或许能成为满足未来能源需求并应对气候变化的关键举措。

长期以来，在石油和天然气作业中很少会遇到氢气，传统观点认为地下不存在大量的氢气储备，因为氢分子很小，即使形成了也会自然泄漏。然而，过去几十年间，人们在废弃矿井或新钻井地点偶然发现了氢气的存在，有些地方甚至观察到了无色气体喷发或金色火焰的现象。随着对氢气的主动探寻，越来越多的氢气资源被发现。

研究显示，氢气倾向于积聚于与石油和天然气不同的地质构造中。不同于富含有机物的页岩等软质岩石，氢气更多地存在于如橄榄石这样的富铁岩石中。这些区域内的高温高压环境促使水分解产生氢气，此外，还存在一种称为辐射分解的过程，即放射性元素释放出的辐射能量也可以将水分解成氢。

据估算，地下氢气的潜在储量可能达到约一万亿吨，足以满足未来数个世纪的需求量，即便其使用量大幅增加。

近年来，全球各地涌现了众多致力于定位和开发这些资源的公司，特别是在澳大利亚南部地区，由于其有利的制氢条件吸引了大量关注。例如，初创公司Koloma已筹集超过3.5亿美元用于支持其地质氢气勘探项目。

尽管前景广阔，这一新兴行业仍面临诸多挑战，包括可开采氢气的数量及其经济可行性问题。当前，如何更有效地寻找和提取氢气仍然是一个未知领域。研究人员和企业正在借鉴石油和天然气行业的技术手段，但可能需要更加创新的方法来提高效率。

另外，氢气对气候变化的影响也尚未完全明确。虽然氢气本身不会导致地球变暖，但它可以通过延长其他温室气体的寿命间接促进全球变暖。同时，氢气常与甲烷共存，而甲烷作为一种强效温室气体，若在操作过程中发生泄漏，将会造成严重的环境后果。

运输也是另一个挑战，由于氢气密度低，储存和运输都较为困难。距离最终用户较远的矿藏可能会因高昂的成本而变得不经济。

尽管如此，这个领域的研究充满希望，科学家们正在努力更好地理解和开发它。例如，通过向地下注水等方式刺激那些原本不会自然生成氢气的岩石层来扩大潜在资源池。

采用石油和天然气行业的知识体系来发展一种能够帮助人类对抗气候变化的能源形式，无疑是一个引人入胜的战略。考虑到我们在化石燃料开采方面积累了大约150年的经验，这可能是解决能源需求的一个明智之举。毕竟，问题并不在于开采本身，而在于如何避免由此带来的排放负面影响。