科学家：比起昂贵的电解水，直接去“挖氢气”才是未来的省钱王道

对于那些难以通过直接电气化实现转型的行业而言，氢能正逐渐成为低碳转型的核心支柱。

这些行业包括钢铁冶炼、化肥与甲醇生产，以及长途货运。在新西兰，上述行业的碳排放量约占全国总排放量的17%。尽管氢气被视为替代化石燃料的理想方案，但若要实现规模化替代，新西兰每年需生产60万至100万吨氢气。而在这一进程中，生产低碳氢气的成本结构成为决定性的因素。

目前，利用可再生电力电解水制取的“绿色氢气”，其市场价格每公斤已超过12新西兰元。虽然部分长途运输公司已开始布局绿氢领域，但对于重工业或大规模化工生产来说，这一价格依然昂贵得令人望而却步。对于这些行业而言，能源转型的经济可行性临界点通常被认为在每公斤4至5美元左右。

面对高昂的成本障碍，新西兰或许拥有得天独厚的优势去探索一种更具价格竞争力的选择——“天然氢”或称地质氢。这种由地球内部自然产生的能源，在特定地质条件下会储存在地下储层中，为工业脱碳提供了新的想象空间。

世界各地的研究人员和能源企业已开始将目光投向天然氢。马里共和国的一个气田已经提取出接近纯净的氢气，这一突破性进展迅速引发了美国、加拿大和澳大利亚政府的高度关注。

国际大型资源公司也表现出了浓厚的兴趣。截至2023年底，全球已有40家公司致力于探索天然氢能。天然氢在地下富集的关键过程被称为“蛇纹石化”，即水与富含铁的超镁铁质岩石发生的化学反应。当水分改变这些矿物质的化学性质时，会将二价铁转化为三价铁，并在该反应过程中释放出氢气。

岩石中的铁含量越高，产生的氢气量就越可观。在理想的压力与温度条件下，这些岩石具备以经济效益规模持续生产氢气的潜力。实验室研究数据表明，每立方米含有合适富铁矿物的超镁铁质岩石，理论上最多可释放0.6公斤氢气。

新西兰动荡的地质演化史，为其赋予了某种独特的资源禀赋。其地貌由多次重大的构造碰撞事件塑造，山脉的剧烈隆升、活跃的板块俯冲以及纵横交错的深层地壳断层，共同构筑了天然氢形成与聚集的理想地质环境。

目前，有四种极具潜力的地质情境值得重点关注：

首先，在南北两岛，古老的超镁铁质岩带已从地壳深处隆起。在北岛，许多此类岩层恰好位于主要工业中心下方，这意味着在氢气消费端附近进行“按需制氢”并降低运输成本成为可能。

高温地热系统驱动着地下水的强力循环，这种动力机制能够有效地从岩浆活动中提取并输送氢气。

第三，在北岛东海岸附近的希库朗伊俯冲带，太平洋板块正深入新西兰下方。随着板块下沉，包括蛇纹石化在内的化学反应会持续产生甲烷与氢气。该区域观测到的泥火山、温泉及局部氢气渗漏现象，均是这一地质进程的有力证据。

最后，南岛的主要断层，如著名的阿尔卑斯断层，充当了引导水分进入深层的通道，促使水与超镁铁质岩石发生深度相互作用。

在峡湾地区，一个极具研究价值的地点已持续喷出氢气含量高达76%的气体长达40年以上。这是目前全球已知最为著名的天然氢气渗漏点之一，充分证明了地下氢能储量的存在。

这些因素共同构成了新西兰勘探天然氢能的底气。长期以来，该国活跃的地质活动常被视为灾害隐患，但如今，这种不稳定的地壳运动极有可能转化成一种战略性资源。

目前，科研界与工业界正联手调查这些资源能否将氢气成本压低至每公斤4至5美元甚至更低。如果天然氢气的商业可行性得到证实，新西兰独特的地质条件将使其在全球新兴能源版图中占据领先地位。

伊恩·赖特

坎特伯雷大学海洋地质学教授

安迪·尼科尔

坎特伯雷大学地球科学教授

保罗·维斯科维奇

新西兰地球科学研究所地球物理学家