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美国地质调查局与科罗拉多矿业学院联合设立地质氢项目

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据美国地质调查局2024年2月26日报道,美国地质调查局与科罗拉多矿业学院(Mines)(USGS)设立了一个由能源行业领先的国际公司支持的联合行业项目,以研究低碳替代能源地质氢的潜力。

 美国地质调查局能源资源项目的地质学家、新的联合项目负责人杰弗里·埃利斯说:“我们有一个绝佳的时机,可以将科罗拉多矿业学院和美国地质调查局的科学专业知识相结合,以应对替代能源中的令人兴奋的潜在的新成员”。重力、电法和磁法研究中心主任、新的科罗拉多矿业学院联合项目负责人张梦丽说:“这是联邦机构和学术界在地质氢领域的首次合作,凭借科罗拉多矿业学院具有的电磁法、重力和磁法进行矿产勘查和地震勘探方法寻找天然气的综合专业知识,我们在解决地质氢的地下勘探研究方面具有得天独厚的优势”。

  地质氢是一种天然存在的气体,具有巨大的能源潜力。它也是一种资源,可以帮助减少许多不易电气化的行业对气候的影响——从重载运输(航空旅行)到钢铁制造再到工业供暖。然而,目前大多数氢气都是使用天然气制造的,需要大量的能源,并释放出有增无减的二氧化碳。目前减少氢气生产碳足迹的方法包括捕获和储存产生的二氧化碳,或使用可再生电力分解水分子,这两种方法都比传统的氢气制造成本更高。作为替代方案,美国地质调查局和科罗拉多矿业学院的科学家已经开始研究地下天然存在的氢气。初步研究表明,大量氢气可能存在于美国和世界各地的各种岩层中。

在世界上第一个由行业支持的氢气勘探联盟中,科罗拉多矿业学院和美国地质调查局的研究人员将推进对地质氢系统的认识,并开发勘探技术,以寻找地下可燃烧的清洁气体。杰弗里·埃利斯说:“幸运的是,我们不是从零开始。我们可以汲取几十年对其他资源研究得到的知识,如矿产资源、石油和地热能调查”。为此,该联盟的研究将侧重于四个关键领域的发展:

(1)地质“氢系统”模型,用于发现可导致地下氢富集的源、运移途径和机制、储层、圈闭层和盖层。

(2)地表勘查方法,包括遥感和地表地球化学,以完善对地下氢气富集区的理解。

(3)地下勘探工具,包括多种地球物理工具、先进的信号处理和人工智能工具,以便对地质氢系统和适合生产的潜在气藏进行成像。

(4)综合了地质、地球化学和地球物理方法的三维反应运移模拟,来提高对氢系统的认识,并为勘探策略制定提供指导。

科罗拉多矿业学院地球物理教授李耀国表示:“该联盟的重点任务是发展可立即扩展的技术,“人们对勘探技术的需求和愿望是,在不久的将来,工业界可以应用这些勘探技术,直接为能源转型做出贡献,以及社会可以用这些技术来应对气候变化挑战的策略”。

这项研究的资金将来自越来越多的行业合作伙伴。八家成员公司已经签约,其中包括采矿和能源行业以及地质氢初创企业的主要参与者:英国石油公司(BP)、雪佛龙、伊甸园地质能源公司、巴西国家石油公司、Fortescue公司、Koloma公司、Hydroma美国公司和HyTerra公司。

该联盟中的科罗拉多矿业学院和美国地质调查局科学家于2023年9月开始开展合作研究。目前的目标是对氢系统的科学认识,包括氢生成、运移及保存的机制和条件,以及发现氢富集和确定可增强氢生成的实用工具。该联盟还将重点对这一新兴领域的研究人员和工程师进行培训。

科罗拉多矿业学院由地球物理系研究助理张梦丽教授和李耀国教授牵头参与该联盟的研究,另外地质和地质工程系也参与了该项研究。美国地质调查局是由杰弗里·埃利斯领导,并得到美国地质调查局能源资源项目的支持。

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