下一场能源竞赛，也许是地下“天然氢”

（来源：麻省理工科技评论）

20 世纪 90 年代，地球化学家芭芭拉·舍伍德·洛拉（Barbara Sherwood Lollar）曾深入加拿大安大略省北部的基德溪矿（Kidd Creek Mine）。这座矿井向下延伸超过 3 公里，直抵北美大陆古老的岩层深处。

在那里，她和团队发现了一批被困在地下超过 10 亿年的水。更令人意外的是，这些远古盐水并非一片死寂，而是孕育着活的微生物。它们以氢气为生，而这些氢气正是由地下水与岩石发生反应产生的。

几十年后，已经成为多伦多大学地球化学家的舍伍德·洛拉重新翻出了团队当年的氢气数据。她想知道：矿井里的这些天然氢气，究竟多到什么程度？有没有可能把它们利用起来，变成一种零碳燃料？

“如果我们能找来一群聪明人，想办法把这些氢气收集起来、真正用起来，那对这个刚刚起步的产业来说，就是一场胜利。”她说。

氢能一直被视为一种用途广泛的清洁能源，但现实并不完美。目前大多数氢气的生产过程会排放大量温室气体，而且制氢本身消耗的能量，往往还高于最终氢气所能提供的能量。

如果能直接从地下开采已经天然生成的氢气，情况就完全不同了。这种资源通常被称为“地质氢”或“天然氢”。近年来，全球掀起了一轮寻找地下氢气的勘探热潮。这些氢气通常通过两种方式形成：一种是水分子与富含铁的岩石发生化学反应，被分解并释放出氢；另一种则与地下元素的放射性衰变有关，基德溪矿中的氢气就属于后一种情况。

如今，这场“地下寻氢”已经扩展到世界各地，也催生了数十家创业公司。其中包括澳大利亚公司 HyTerra，以及获得比尔·盖茨支持的 Koloma。两家公司都在美国中西部展开勘探，希望钻探到当地古老的海洋岩层，因为这类岩石被认为与天然氢的生成密切相关。

美国地质调查局的研究人员估算，地壳中可能存在数万亿吨氢气。理论上，只要其中很小一部分能够被经济地开采出来，就足以满足全球数百年的氢气需求。但到目前为止，这场寻找天然氢的竞赛还没有迎来真正的突破。

全球尚未有人公开宣布发现了具备商业开采价值的天然氢气藏。与此同时，公开数据也非常有限。各家公司都在抢占先机、争夺融资，因此对于自己到底发现了多少氢气，往往讳莫如深。基德溪矿则提供了一个难得的长期观测样本。

舍伍德·洛拉和同事奥利弗·沃尔（Oliver Warr）利用过去十多年积累的数据，重新评估了这里的天然氢潜力。他们分析了矿井中 35 个钻孔的长期监测记录，发现每个钻孔平均每年都会稳定释放约 8 公斤氢气。

如果把这个数字推算到基德溪矿超过 1.4 万个钻孔，那么每年大约有 140 吨氢气从矿井的通风系统中白白逸散出去。这项研究今年早些时候发表在《美国国家科学院院刊》上。

140 吨氢气当然谈不上改变全球能源格局。但舍伍德·洛拉认为，如果能够把这些氢气全部收集起来，它至少可以成为一笔不容忽视的能源来源，甚至有望承担矿区相当一部分的能源需求。

更重要的是，这可以成为一个现实世界里的示范：地质氢不仅存在，而且真的有可能被收集、利用，并转化成有价值的能源。

法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学地球化学家洛朗·特吕什（Laurent Truche）认为，基德溪矿的结果进一步证明，“天然氢的生成和迁移确实是现实存在的地质过程”。2024 年，他所在的团队曾报告，阿尔巴尼亚布尔奇泽（Bulqizë）铬矿每年至少会释放 200 吨氢气。

在特吕什看来，现在真正需要回答的问题已经不是“天然氢到底存不存在”，而是：它能不能以稳定、可靠、经济的方式大规模生产出来？

不过，要证明天然氢有商业价值，也未必一定要先找到一个巨型氢气藏。另一条路线正在受到越来越多关注：与其被动寻找地下已经积累好的氢气，不如主动让岩石“制氢”。研究人员和创业公司正在尝试向能够天然产氢的反应性岩层中注入水、热量或催化剂，从而人为加速地下的化学反应，提高氢气生成速度。

美国能源部高级研究计划局已经资助了十多个类似项目，其目标相当激进：把天然产氢反应的速度提高 1 万倍。按照研究人员的估算，如果能达到这个水平，人工刺激地下岩层制氢才有望具备商业竞争力。

今年早些时候，阿曼山区的一项实验给这条路线带来了一个令人兴奋的信号。研究团队在那里钻出了一口深约1 公里的井，并向地下岩层注入了 5 万立方米水。几个月后，当他们重新打开井口时，大量气体喷涌而出，其中约 90% 都是氢气。

“气体一直在往外冒。”英国南安普敦大学地球科学家乔·香农（Jo Shannon）今年 5 月在欧洲地球科学联盟大会上介绍这一结果时说。不过，她也特别强调，这个结果虽然令人期待，却远远谈不上已经证明技术可行。目前仍有一连串关键问题没有答案，比如：井里冒出来的这些氢气，究竟真的是注水之后新生成的，还是原本就已经存在于地下，只是被这次实验释放了出来？

https://www.technologyreview.com/2026/08/17/1141560/how-much-hydrogen-awaits-underground/