氢是一种清洁、可再生、高效的能源，可以用来发电、制造化工产品、驱动氢燃料电池车辆等。但氢并不是自然界中普遍存在的物质，而需要通过一定的技术和能源转化而来。目前，全球绝大部分的氢是通过化石燃料的重整或水的电解制备的，这些过程都会产生大量的碳排放，降低了氢能的环境友好性和经济性。

那么，有没有一种天然存在，不需要额外能源转化，纯净无污染的氢呢？答案是肯定的，这就是天然氢。

【资料图】

天然氢是一种由氢组成的气态物质，它在自然界中非常稀少，主要存在于地球深部和宇宙空间。天然氢的形成有三种来源：放射线裂解水产生，铁矿石还原水产生，和原始地球大气被封存在地球核心的释放。

近年来，全球一些国家已开始重视对天然氢的研究及勘探开发。最近法国在洛林矿盆地发现了高浓度的巨量天然氢，总储量可能高达4600万吨，是欧洲迄今为止发现的最大潜在天然氢，或改变欧洲能源的游戏规则，对欧洲乃至全球的能源转型和低碳发展都有着重要的意义。

天然氢是如何产生的？

天然氢的产生过程非常复杂，涉及到多种地质因素和化学反应，目前还没有一个统一的理论来解释所有的现象。目前已知有天然氢逸出的国家包括加拿大、美国、马里、俄罗斯、巴西等，主要与超镁铁质岩的蛇纹石化或地壳深部和地幔岩石的水—岩反应有关。

超镁铁质岩是一种富含镁铁元素的岩石，主要由橄榄石和辉石等矿物组成，它们是大洋中脊缓慢扩张的岩石圈的重要组成部分，也可以出现在不同的地质构造环境中。当这些岩石与水发生反应时，就会形成一种叫做蛇纹石的矿物，同时释放出氢气。

地壳深部和地幔岩石的水—岩反应是指在高温高压条件下，水与岩石发生化学反应，产生不同的矿物和气体。这种反应可以发生在地壳内部的断层带、裂隙带、次循环结构等地方，也可以发生在地幔楔、地核和下地幔等深部区域。这种反应可能涉及到放射性衰变引起的水辐射分离、铁矿石还原水产生氢气、原始地球大气被封存在地球核心的释放等多种机制。

天然氢与天然气比较有哪些优缺点？

你很容易就能想到，氢气和天然气，一个无污染，一个要释放二氧化碳，要是都使用氢气，我们就可以大量减少碳排放了，但事情可能并不是这么简单。

环境影响：从环境角度来看，天然氢比天然气显然更具优势。

能量密度：天然氢的能量密度比天然气低很多，在0℃、1个大气压下，天然氢每立方米只有10.8MJ的能量，而天然气每立方米有38.9MJ的能量。这意味着从能量密度角度来看，天然气比天然氢更具优势。

储运成本：由于天然氢的能量密度低，要实现有效的储运，需要对其进行压缩、液化或与其他物质结合等处理，这些处理都会增加储运的成本和复杂度。而天然气的储运相对简单，可以通过管道或液化天然气（LNG）的方式进行。从储运成本角度来看，天然气比天然氢更具优势。

安全性：天然氢和天然气都是易燃易爆的气体，都需要在安全的条件下进行储运和使用。但是，天然氢比天然气有一些特殊的安全风险，例如：

天然氢的燃烧火焰是无色无味的，很难被察觉，增加了火灾的隐患。

天然氢的分子非常小，容易渗透和扩散，可能导致设备和管道的泄漏和损坏。

天然氢在空气中形成的爆炸极限范围很宽，从4%到75%，只要有一定的点火源就可能引发爆炸。

天然氢在高压或低温条件下可能发生液化或固化，造成设备和管道的堵塞或破裂。

因此，从安全性角度来看，天然气比天然氢更具优势。

天然氢对欧洲能源消费有什么影响？

欧洲是一个能源进口依赖度较高的地区，尤其是对于天然气，欧洲大部分国家都需要从俄罗斯、挪威、阿尔及利亚等国家进口。这不仅增加了欧洲的能源成本和不稳定性，也给欧洲的外交和安全带来了挑战。因此，欧洲一直在寻求多元化和低碳化的能源供应方式，以提高能源自给率和减少碳排放。

根据欧盟委员会的估计，到2030年，欧洲的氢需求将达到2400万吨，到2050年将达到8000万吨。这将为欧洲创造一个价值数百亿欧元的新兴市场，为欧洲的经济复苏和长期增长提供动力。法国发现巨量天然氢储量，将为欧洲提供了一个新的能源选择。

天然氢能否取代天然气？

天然氢是一种有着巨大潜力和前景的能源，它可以在很多领域替代天然气，包括天然氢可用于燃料电池或燃气轮机等方式发电，不会产生任何碳排放和污染物；天然氢可用于制造化工产品、钢铁、水泥等工业原料，替代传统的化石燃料；天然氢可用于驱动氢燃料电池车辆，包括汽车、公交车、卡车、火车、船舶等，不会产生任何尾气排放。

也就是说，天然氢在很多方面都优于天然气，有望在未来取代天然气成为主要的能源形式，但天然氢的储量尚未探明，勘探和开采技术也不成熟，短期内可能难以成为改变游戏规则的选项。

但目前风能、太阳能及其他清洁能源的不断发展，也让电解水制氢等技术不断成熟，成本不断降低，有望让氢气成为具有巨大潜力和前景的未来能源，一旦全社会建立起安全、高效、可持续的氢能源体系，天然氢的勘探和开发可能也会获得很大的发展。

关键词：