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【巴枯寧專欄】氫獵人的腳步越來越快了!(3-1)

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《科學》(Science)期刊物理科學副新聞編輯埃里克漢德(Eric Hand)最新在《科學》上發表的一篇文章<隱氫;地球是否擁有大量可再生、無碳燃料?>(HIDDEN HYDROGEN;Does Earth hold vast stores of a renewable, carbon-free fuel?)中,講述了一個故事:在芒果樹的樹蔭下,馬馬杜·恩古洛·科納雷 (MAMADOU NGULO KONARÉ) 講述了他童年的傳奇事件。1987 年,挖井工人來到他位於馬里 Bourakébougou 的村莊打井取水,但他們放棄了一個 108 米深的乾井。2012 年,Konaré 告訴 Chapman Petroleum Engineering 的岩石物理學家兼副總裁 Denis Brière:「與此同時,風從洞裡冒了出來。」當一名鑽工邊抽煙邊向洞裡張望時,風在他臉上炸開。……

文 / 巴枯寧 系列報導

埃里克漢德繼續說道:「他沒有死,但被燒傷了,」他引述科納雷的話說;「現在我們生了一場大火。白天火的顏色像藍色的波光粼粼的水,沒有黑煙污染。夜晚的火光顏色像閃閃發光的金子,照耀著整個田野,我們可以看到彼此。……我們非常害怕我們的村莊會被摧毀。」船員們花了數週時間才撲滅大火併蓋上井蓋。直到 2007 年,它一直坐在那裡,遭到村民的迴避。那時,富有的馬里商人、政治家兼石油和天然氣公司 Petroma 的董事長 Aliou Diallo 獲得了 Bourakébougou 周邊地區的勘探權。迪亞洛說:「我們有句話說,人是泥土做的,但魔鬼是火做的。」 「那是一個被詛咒的地方。我說,『嗯,被詛咒的地方,我喜歡把它們變成祝福的地方。』」

氫能源的願景是一個使用氫作為主要能源來替代傳統化石燃料的未來能源體系。氫燃料可以被用於發電、加熱和運輸,並且它可以在燃燒時產生零排放的水蒸氣。這種能源體系的核心是氫經濟,也被稱為氫能經濟。這種經濟模型基於在太陽能和風能等可再生能源源頭的情況下,使用電解水產生氫燃料。然後使用氫燃料作為主要能源來代替傳統的燃料。

在氫能源的願景中,氫燃料電池被認為是一個關鍵的技術,它可以將氫燃料轉化為電能,並且具有高效率、低污染、低噪音等特點。氫燃料電池可以用於發電、交通運輸和暖通空調等各個領域。此外,氫能源的願景還需要在氫經濟中建立一個完整的生產、儲存、運輸和使用氫燃料的基礎設施,這需要政府、產業界和社會各方面的共同努力。如果這種氫能源的願景得以實現,將有助於實現能源安全、環境可持續和經濟發展的目標。

氫氣產生背後的科學是可靠的

2012 年,他聘請了查普曼石油公司來確定從鑽孔中出來的東西。在移動實驗室中避開 50°C 的高溫,Brière 和他的技術人員發現該氣體的 98% 是氫氣。這是非同尋常的:氫氣幾乎從未出現在石油作業中,而且人們根本不認為它存在於地球內部。「那天我們用大芒果慶祝,」Brière 說。

幾個月之內,Brière 的團隊就安裝了一台經過調校以燃燒氫氣的福特發動機。它的排氣是水。發動機與一台 300 千瓦的發電機相連,這讓 Bourakébougou 獲得了第一個電力效益:用於製冰的冷凍機、清真寺晚間祈禱用的燈,以及村長可以觀看足球比賽的純平電視。孩子們的考試成績也有所提高。「早上上課前,他們有燈光學習功課,」迪亞洛說。他很快就放棄了石油,將公司名稱改為 Hydroma,並開始鑽新井以確定地下供應量。

埃里克漢德說,馬里的發現生動地證明了一小群科學家多年來一直在研究滲漏、礦井和廢棄油井的暗示:與傳統智慧相反,世界各地可能存在大量天然氫,就像石油一樣和煤氣——但不在同一個地方。這些研究人員表示,地球深處的水岩反應不斷產生氫氣,氫氣向上滲透地殼,有時會積聚在地下陷阱中。根據2022 年 10 月在美國地質學會會議上發布的美國地質調查局 (USGS) 模型,可能有足夠的天然氫來滿足全球不斷增長的需求數千年。

「當我第一次聽說它時,我認為它很瘋狂,」材料科學家 Emily Yedinak 說,她在高級研究計劃署能源 (ARPA-E) 提供獎學金以激發人們對天然氫的興趣。「我讀得越多,我就越開始意識到,哇,氫氣產生背後的科學是可靠的……我有點想,’為什麼沒有人談論這個?’」

埃里克漢德指出,然而,自 2018 年以來,迪亞洛和他的同事在國際氫能雜誌上描述了馬里油田, 關於天然氫的論文數量呈爆炸式增長。「這絕對令人難以置信,而且確實呈指數級增長,」馬里論文的主要作者兼 GEO4U 科學總監地質學家 Alain Prinzhofer 說,GEO4U 是一家總部位於巴西的石油和天然氣服務公司,正在開展越來越多的氫氣研究。數十家初創公司,其中許多在澳大利亞,正在搶奪探索氫氣的權利。去年,美國石油地質學家協會成立了第一個天然氫委員會,美國地質調查局開始了在美國確定有前途的氫生產區的首次努力。「我們還處於起步階段,但進展會很快,」Natural Hydrogen Energy 首席執行官 Viacheslav Zgonnik 說。2019 年,這家初創公司在內布拉斯加州完成了美國第一個氫鑽孔。

我相信它有可能取代所有化石燃料

隨著人們對氫作為一種清潔、無碳燃料的興趣激增,對天然氫的熱情也隨之高漲。各國政府正在推動它作為對抗全球變暖的一種方式,去年俄羅斯入侵烏克蘭並引發了倉促尋找俄羅斯天然氣替代品的努力,特別是在歐洲。目前,所有商業氫氣都必須以污染方式使用化石燃料製造,或者以昂貴的方式使用可再生電力製造。天然氫氣,如果形成可觀的儲量,可能會被開採,從而為石油和天然氣行業經驗豐富的鑽探人員提供一項新的、環保的任務。「我相信它有可能取代所有化石燃料,」Zgonnik 說。「這是一個非常大的聲明,我知道。」

氫幾乎無處不在,作為一種可再生能源出現

埃里克漢德表示,至關重要的是,天然氫可能不僅是清潔的,而且是可再生的。埋藏和壓縮的有機沉積物需要數百萬年才能轉化為石油和天然氣。相比之下,當地下水在升高的溫度和壓力下與鐵礦物發生反應時,天然氫總是被重新製造。曾為該項目提供諮詢服務的 Prinzhofer 說,自從鑽孔開始在馬里開採氫氣以來的十年間,氫氣流量並未減少。「氫幾乎無處不在,作為一種可再生能源出現,而不是化石能源,」他說。

天然氫還處於早期階段。科學家們並不完全了解它是如何形成和遷移的——最重要的是——它是否以一種可商業開發的方式積累。格勒諾布爾阿爾卑斯大學的地球物理學家 Frédéric-Victor Donzé 說:「興趣正在快速增長,但科學事實仍然缺乏。」 石油巨頭正在退縮,眼睜睜地看著投機者承擔冒險的勘探工作。馬里油田的商業化遇到了障礙,其他地方也只鑽了幾口探井。已發誓不再接受行業資金的 Donzé 擔心炒作。

一公斤氫氣所含的能量與一加侖汽油

埃里克漢德說,然而,一些科學家已經成為真正的信徒。伯爾尼大學的地球化學家 Eric Gaucher 離開了法國石油巨頭道達爾的職業生涯,因為它在氫方面的發展速度不夠快。他相信馬里的發現可能會與 163 年前在賓夕法尼亞州泰特斯維爾發生的發現一起載入史冊。當時,全世界都知道伊拉克和加利福尼亞等地有石油滲漏,但對地下的巨大儲量視而不見。然後在 1859 年 8 月 27 日,一位名叫埃德溫·德雷克 (Edwin Drake) 的幾乎破產的探礦者在泰特斯維爾 (Titusville) 工作,他使用蒸汽機和鑄鐵鉆桿在 21 米深處開採黑金,並開始將其收集在浴缸中。不久之後,美國公司每天收穫數百萬桶石油。

「我認為我們離氫氣的目標並不遠,」高徹說。「我們有概念,有工具,有地質學。……我們只需要能夠投資的人。」

即使氫不含碳,作為能源也有其缺點。一公斤氫氣所含的能量與一加侖汽油(略低於 4 升)所含的能量相當。但在環境壓力下,同樣一公斤的氫氣比典型的混凝土攪拌車的滾筒佔據更多的空間。加壓罐可以容納更多,但會增加車輛的重量和成本。液化氫需要將其冷卻至 –253°C——這通常是一項不合格的費用。(3-1)

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