全球天然氢勘探进展：澳大利亚发现高浓度地下氢气，国内尚待进一步重视

能景研究、全球氢能网 2023-11-29

Gold Hydrogen是一家在南澳大利亚州勘探天然氢气的澳大利亚公司，该公司宣布，在其Ramsay 2号钻井现场发现地下氢气“含量升高”。今年10月，该公司在其第一个钻井地点Ramsay 1号发现了天然氢气的“显著浓度”，该地点距离第二个钻井地点约500米。

在澳大利亚的第二口勘探井中发现了天然氢气，表明可能存在地下积聚，Ramsay 2距离第一个钻探点约500米，今年10月在那里发现了大量天然存在的氢气。

Ramsay2号钻井发现天然氢气

Gold Hydrogen在最新消息中表示，在从钻井开始就检测到泥浆气体中的氢气后，“我们决定在290米处停止钻井，并进行电缆测井(即降低电缆上的测量工具)，以获取井下储层样本。”该公司补充说，已经回收了四个样本，初步分析显示，201米以下的样本中含有高浓度的氢气。这些样品以及从泥浆气体中提取的样品被送到第三方实验室进行进一步测试。

Gold Hydrogen也重新开始钻井，目标是达到总深度约1100米，并发送进一步的电缆测井。

该公司相信，这些结果支持了一个假设，即在约克半岛的一块土地上有大量的天然氢气积累，该公司已获得许可。“虽然为时尚早，但这一结果很可能导致澳大利亚首次发现天然氢，”它在更新中说道。但Gold Hydrogen在谈到可开采资源的数量以及开采过程的难易程度时更为谨慎。

根据2021年9月的计算，整个区块的潜在氢气资源估计在20.7万吨至880万吨之间，“最佳估计”为130万吨。澳大利亚向开发商开放了20亿澳元的氢Headstart绿色氢补贴计划。这家澳大利亚公司将“氢的存在、回收和潜在数量”列为风险因素，以及该土地靠近国家公园和农田，“需要大量的土地所有者和社区参与”。

然而，报告也指出，联邦、州和全球层面对清洁氢气的政治和工业推动“让人们相信，任何技术和社会问题都有可能被克服”。本月早些时候，Gold Hydrogen宣布将快速开发一个概念验证的试点工厂，以提取氢气并对其进行纯化，作为一种能源。

支持者认为，这种氢气可以通过多种不同的途径在地下产生，提取成本极低，而科学模型也表明，钻探和提取每千克氢气可能只产生0.37千克二氧化碳排放当量。

天然氢是一种自然生成的、可持续的氢源

自上世纪初以来，进行石油矿物开采时常发现有天然生成的氢气逸出，地质勘探界称之为“天然氢”( Natural hydrogen)。经过国内外研究发现，天然氢广泛分布于自然界大气圈、地壳、地幔、地下水等系统中。其中，分布在大陆壳、洋壳和火山热液等地质环境中、且可在地表检测到较高浓度的氢源，也称之为“地质氢”，即地质成因的氢。另外为与氢能中的“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”区分开，也有报告及论文中使用“金氢”或“白氢”来描述天然氢。

相对电解制氢，天然氢开采拥有较低的成本下限。尤其对高浓度天然氢矿藏，其开采成本可远低于其他制氢途径。海外可再生能源制氢的成本约为20-35元/kg，天然气制氢成本也在10元/kg以上，而高浓度天然氢的开采成本可低至天然气制氢的十分之一以下。如截至目前已经运营了5年多的北非马里Bourakebougou氢井，氢气天然浓度约98%，开采成本仅约3.5元/kg。另据西班牙天然氢开采企业Helios Aragon披露，天然氢开采的盈亏平衡成本可能在3.5-5元/kg之间。

天然氢的存在形式相对多样，气液固皆存。现有相关文献中，根据天然氢在地球内部的赋存状态初步将之分为游离态、包裹体、溶解氢三大类。游离态一般指气态，是目前国内外勘探到的主要天然氢来源，一般分布在浅层地表中，可以在地下岩石或地层孔隙裂隙中自由扩散运移，有时会逸出地面。包裹体指包裹或吸附在岩石内的氢，一般分布在压力较高的深层地质中，随着地质变动、矿物开采等而被发掘出来，如煤盆地、沉积岩或变质岩、岩盐矿床等。溶解氢，即溶解在水中的氢气，一般在氢矿藏周围的地下水中有较多存在。

关于天然氢地下形成机理目前有多种解释，其中大多符合可持续、可再生的特点。目前国内外对地质氢的系统研究尚处于起步阶段，现有研究观测到的天然氢形成和发现的地质环境多样，因此天然氢可能是多种成因机制下的产物。其中，大致可分为“深层释放”、地质化学生成、生物生成三大类成因解释。“深层释放”类理论认为地球的地核、地幔中存在极为丰富的氢，随着地质运动会逐渐释放到地表，即因为资源近似无限而近似可再生。地质化学生成、生物生成类理论认为岩石破裂产气、岩石与流体的氧化作用、水的裂解、有机生物与非生物分解等地下化学反应有可能产生氢气，也可以归进可再生一类。

国外天然氢利用已到试采阶段，国内尚待进一步重视

近年来，海外在天然氢领域涌现了一批新兴企业，资源勘探正在加快。这些企业最早勘探布局已有5年以上，定位到多个有开采价值的天然氢矿藏地点，并从2023年开始逐渐展开商业化开采布局。除澳大利亚Gold hydrogen在2023年11月于南澳试钻成功外，在美国，NH2E、HyTerra两家天然氢企业已确定北美中部裂谷系为天然氢富含地，开始布局国际上第一口商业化天然氢矿井开发建设；在欧洲，西班牙、法国均有天然氢开采规划；在韩国，韩国国家石油公司也宣布发现了5处潜在天然氢源。

表：海外天然氢开发项目进展

国内现阶段尚无天然氢的勘探及开采项目披露，但在天然氢的资源分布数据及研究也已有一定的积累。依托于已覆盖国内大部分地区的油气和矿产资源勘探开发活动，国内已有较多的天然氢发现案例。如在松辽盆地的个别钻井中发现氢气含量高达85. 54%，在柴达木盆地三湖地区2号井的岩屑罐顶气中,检测到了含量最高可达99%的氢气。此外，在云南腾冲部分热泉、山西沁水煤矿和煤井、渤海湾盆地、松辽盆地等多地我国均有低浓度天然氢发现案例。在这些地区，中石化、中煤，以及地质勘探机构等油气、矿产企业机构或已掌握了较为可观的天然氢分布资料。

天然氢作为一种可持续的氢能源资源，具有开采成本低、浓度高等优势，受到海外新兴企业的重视并已进入试采阶段。然而，国内在天然氢领域的勘探及开采项目尚未披露，需要进一步重视和研究。随着全球对可再生能源的需求不断增加，天然氢作为一种潜在的清洁能源将有望在未来得到更广泛的应用和开发。

本文内容来源于：能景研究、全球氢能网，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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