科学家正在探索地下裂缝中的氢能潜力

科技 2024-11-02 20:24 山东

大约 11 亿年前，北美大陆几乎一分为二，留下了一片 1200 英里长的火山岩带，即中大陆裂谷，这里可能能够产生足够的天然氢，从而产生大量的清洁能源。

内布拉斯加大学林肯分校的研究人员正在研究这条裂谷——它从苏必利尔湖下方延伸至明尼苏达州、密歇根州、威斯康星州、爱荷华州、内布拉斯加州和堪萨斯州的部分地区——以确定如何最好地获取氢气。

氢气可能是减少对化石燃料依赖的关键因素。它不会产生碳排放，而且与需要数百万年才能从有机沉积物中生成的石油和天然气不同，当水与火山岩相互作用时，氢气会在地下不断更新。

但还有很多东西需要学习。

土木工程系 Charles J. Vranek 副教授、该项目首席研究员之一Seunghee Kim表示：“我们对大陆深层地下易形成的天然氢的生成、迁移和积累过程的认识还处于起步阶段，”为了测试裂谷中氢气生产的可行性，五年前在内布拉斯加州钻了一口试验井。到目前为止，数据令人鼓舞。科学家认为，裂谷中的地质力学和生物地球化学条件可能会限制这种自然产生的氢气的损失和消耗，这可能会使氢气被困住，

“在中部大陆地下具有经济意义的规模。”

据估计，中大陆裂谷位于地下 3,000 至 5,000 英尺处。

另一位项目研究员、地球与大气科学及生物科学教授 Karrie Weber表示：

“它可能足够深，可以储存，但又足够浅，我们可以取用，地质条件对我们有利。”

美国地质调查局估计，地壳中蕴藏着数千万至数百亿吨的氢。但其中大部分氢无法被人类获取，因为它们要么太深，要么离海岸太远，要么储量太少，无法开采。

这就是中大陆裂谷等地点如此重要的原因。

Kim 说，世界上其他位于法国、德国、俄罗斯和非洲大陆的地下裂谷也可能产生氢。

美国地质调查局估计，地球表面下可能有足够的天然氢资源满足全球数千年的能源需求。

Kim 表示，内布拉斯加州的研究小组将探索几个问题，包括氢气从地下流动和渗漏到地面；天然储存氢气或在工程储存系统中储存氢气的可行性；氢气如何与地下现有流体和岩石矿物发生反应；以及微生物消耗氢气的速度和数量。

Kim 从土木工程的角度研究这些问题，而 Weber 和另一位联合首席研究员 Hyun-Seob Song 则正在探索生物地球化学和微生物学的影响。

生物系统工程与食品科学与技术副教授宋教授表示：“目前对此还没有进行深入研究，”“我们的目标是预测微生物群在地下层面的行为。”

Song 将开发计算建模工具来整合和评估 Weber 提供的数据。

该项目由美国国家科学基金会跨学科科学与工程研究促进计划 (RAISE) 提供为期五年、总额为 100 万美元的资助。它是今年获得资助的 19 个项目之一。

该研究以内布拉斯加州能源科学研究中心资助的先前研究为基础。

Weber 表示，该大学在这项研究中扮演的角色是该州在所谓“氢经济”中潜在领导地位的又一例证，“氢经济”指的是氢在减少温室气体排放和作为清洁能源方面可能发挥的作用。

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