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白色石油：天然氫的崛起與能源革命
- tenlife2019
- 3月8日
- 讀畢需時 4 分鐘
天然氫的發現與能源革命
近年來，能源科學領域發現了一種顛覆性現象——天然氫（白氫）的大規模賦存，這顛覆了過去對氫氣無法穩定存在於地殼中的傳統認知。根據美國地質調查局（USGS）評估，地球地殼內可能蘊藏數百億噸白氫，足以滿足全球數千年的氫能需求。這一發現促使各國政府與能源企業積極投入勘探與開發。例如，法國洛林地區已確認擁有豐富的白氫儲量，法國發現氫氣礦床的事件發生在2023年5月，當時法國能源公司（Française de l'Énergie，FDE）在法國東北的洛林地區檢查廢棄礦井的沼氣風險時，意外發現了大量的天然氫礦藏。這一發現被認為是歐洲至今發現的最大的天然氫礦，儲量估計在600萬至2.5億噸之間。這項發現是通過與洛林大學及法國國家科學研究中心（CNRS）合作的Regalor研究計畫完成的，並在Folschviller井進行了創新的測量，揭示了碳紀含水層中不同深度的氫氣濃度。發現的關鍵細節:
氫氣濃度：在1,093公尺深處測得15%的氫氣濃度，而在3,000公尺深處則估計高達98%。
地質特性：該地區的碳紀地層被證明富含氫氣，顯示出對天然氫資源開採的巨大潛力。
而非洲馬利的布拉克布古村自1987年發現高純度氫氣流以來，持續為當地提供低碳電力。雖然這些發現顯示了白氫的巨大潛力，但其商業化仍面臨技術、基礎設施和環境風險等挑戰。若能成功複製頁岩氣產業的技術突破與市場化進程，白氫或將重塑全球能源供應體系。
地質機制與全球勘探進展
白氫的形成主要透過以下三種可能地質作用:
輻射分解 (Radiolysis)：岩石中微量的放射性元素會釋放輻射，使水分子分裂成氫氣。這個過程非常緩慢，所以古老的岩石最有可能產生氫氣。
蛇紋岩化 (Serpentinization)：在高溫下，水與富含鐵的岩石反應生成氫氣。這種快速且可再生的反應被稱為蛇紋岩化作用，可能是天然氫的主要來源。
深層來源 (Deep-seated)：來自地球核心或地函的氫氣流可能沿著板塊邊界和斷層上升。但對於這些巨大、深層儲量的理論，目前仍存在爭議。
蛇紋石化（Serpentinization）發生於富含鐵鎂的橄欖岩與水在高溫高壓下反應時，輻射分解 (Radiolysis) 則由地殼中的放射性元素將水分子分解為氫與氧所驅動。全球目前的勘探熱點包括歐洲的庇里牛斯山脈、美國中西部的裂谷系統、非洲馬利的陶德尼盆地及澳洲的約克半島等。德國亥姆霍茲研究中心已開發板塊運動模擬技術，以提高勘探精準度，預測潛在氫氣礦藏的位置並提升開採成功率。
經濟競爭力與技術挑戰
白氫的最大優勢在於其極低的生產成本。相較於綠氫（每公斤6美元）與藍氫（2-3美元），白氫在馬利的開採成本僅1美元/公斤，未來隨技術進步可能降至0.5美元以下。這種低成本來自於其「自然生成、直接提取」的特性，無需電解設備或碳捕捉設施，能源密集度僅為綠氫的15%。根據高盛的預測，全球氫市場將從2023年的1,200億美元增長至2030年的2,500億美元，而白氫的市場占比有望達到30%（750億美元）。然而，白氫的深層開採仍需克服鑽井技術與儲運挑戰，例如氫氣易滲透金屬導致管線脆化，儲存與運輸成本高於液化天然氣（LNG）。
政策支持與未來發展
白氫的能源革命前景極具潛力，但其發展仍需政策與技術的強力支持。歐美已展開相關戰略合作，如歐盟將白氫納入《關鍵原材料法案》，美國能源部推動「地質氫先導計畫」等，目標降低勘探與開採成本。亞太地區亦積極佈局，如澳洲提供探勘企業30%稅收抵免，日本則專注於液氫儲運技術。白氫的應用範圍涵蓋重工業、航空及電力系統調度，未來若能克服勘探標準化、材料創新及跨國監管等挑戰，其將成為全球能源體系的重要支柱，助力深度脫碳轉型，並在未來能源市場中占據關鍵角色。
參考資料：
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