近些年来，氢资源的开发与应用越来越受到人们的青睐，各国政府纷纷被氢工业所吸引，原因在于氢的用途广泛，不光可以应用到农业、石油、化工、冶金、电子等多个领域，而且作为一种低碳能源，其应用前景也十分广阔，能够广泛应用于从烹饪到运输等众多环节。

随着“双碳”目标的提出，被认为是“未来燃料”的氢能有望在能源转型过程中发挥重要作用，其市场需求也逐年上升。据中国氢能联盟预测：到2030年，中国氢气需求量将达到3500万吨，而到2050年，这一需求将突破6000万吨，届时也将催生出年产值超过12万亿元的氢能产业链。

提及氢能，当下几乎所有人的目光都会聚焦于绿氢的开发潜能之上。然而，还有另外一种清洁、经济的选择值得我们高度关注，那便是天然氢，亦被称作金氢或白氢，这是一种自然生成的氢气，像石油和天然气一样埋藏于地下，于2012年在西非马里首次被发现。

PART 1     金氢的优势  

研究发现，地下天然氢气不但是一种绿色资源，其蕴藏量也十分巨大，且属于一种可再生资源，地球化学家维亚切斯拉夫·兹冈尼克表示：“如果我们能够提取出地下1%的天然氢，便足以满足全球几百年的氢气需求”。而在产业方面，高盛集团在其报告中指出：“天然氢的未来充满希望，有可能彻底改变全球能源格局，到2030年，金氢市场将增长一倍多，达到2500亿美元，到2050年价值1万亿美元。”

由于是天然存在的，因此相较于其他氢，金氢更具成本优势。目前灰氢的成本不到2美元/千克，绿氢的成本是灰氢的2倍多。而随着未来几年电解装置价格下降，绿氢的成本也将会下降，但相比之下金氢依然更为便宜。加拿大生产商Hydroma提取金氢的成本估计为每千克0.5美元。根据矿床的深度和纯度，西班牙和澳大利亚的金氢提取目标是成本为每千克1美元左右。

除了成本优势，天然氢的碳排放强度也较低。在氢含量为85%且甲烷污染最小的情况下，天然氢的碳排放强度约0.4千克二氧化碳当量/千克氢气。在氢含量为75%的情况下，天然氢的碳排放强度上升到1.5千克二氧化碳当量/千克氢气。

在美国，根据美国《通货膨胀削减法案》，当生命周期内碳强度低于4千克二氧化碳当量/千克氢气时，企业可获得生产税抵免资格。如果氢气生产的碳排放强度达到0.45千克二氧化碳当量/千克氢气，最高的生产税抵免可达到每千克3美元。因此，美国的天然氢生产可能获得最高的生产税抵免资格，这对生产商来说极具吸引力。

图片来自《自然》杂志封面

PART 2     金氢的研究

天然氢的发现为能源行业的发展带来巨大的希望，然而作为一种新兴的清洁天然资源，人们对天然氢的认知还十分有限，而且由于氢气能够渗透到岩层当中，在过去很长一段时间里，人们曾认为氢气不太可能在地下累积。但随着对天然氢研究的深入，以及世界各地多处天然氢气矿藏的发现，天然氢存在的可能性被得到证实。美国得克萨斯大学能源学教授迈克尔·韦伯指出：“地球上存在许多具备合适条件的地方能够产生天然氢。”

地质学家们一直在积极探寻天然氢成藏的机理，据研究表明，天然氢气主要是通过自然反应产生的，如蛇纹岩化，在高温下，水与富含铁的矿物发生反应。使用磁铁矿等催化剂增强蛇纹岩化可以帮助加速天然氢的生产反应。而水的辐射分解是天然氢的另一个来源。

“仙女圈”地貌

由于天然氢的存储区域以及储量规模的数据还十分匮乏，在应用方面尚处于起步阶段，因此对天然氢的开发还存在诸多的不确定性，正如Getech董事长理查德·班尼特说：“开采金氢的竞争已经开始，未来一段时间，勘探企业将愈发热衷利用专业知识和技术设备来勘测金氢‘最佳位置’”。目前通过采用传感气体探测器等新设备，可探测到深度达1500米的岩层中溶解的氢气。这些探测器使用光谱仪来测量和分析钻孔中的溶解气体。此外，研究人员正在开发能够到达地下3000米的探测器。

PART 3     金氢的勘探

自从首次发现天然氢以来，在澳大利亚、东欧、法国、阿曼、西班牙、美国以及西非马里等地，先后又发现了多处天然氢矿藏。

2012年，在非洲马里，Hydroma公司开发出了全球第一口天然氢气井，利用提取的氢能发电，成为了世界上首个成功商业化应用的案例，经过十多年的运行，钻孔中的气压始终没有下降。

2018年，在巴西的圣弗朗西斯盆地放置了7台连续气体监测分析仪对氢气逸出量进行了监测评估，发现天然氢气脉冲式逸出。

2023年3月，韩国国家石油公司（KNOC）宣称，已经确定了五个未公开地点的土壤中存在氢，该公司目前正在进行研究以确认并精确分析地表下的物质。

2023年4月，在西班牙，勘探公司 Helios Aragón 近日宣布，发现了一个含有超过100万吨天然氢的储层。Helios Aragón 公司期望今年即可开始钻探和提取天然氢，并认为可在该地区以每千克0.82美元的价格生产天然氢，大约是当前灰氢生产成本的一半，比每千克5美元的绿氢生产成本要便宜得多。

2023年5月，法国洛林大学的科学家在法国东北部寻找甲烷时，在地下1000多米的地方意外发现了大量天然氢矿藏。这被认为是全球迄今为止发现的最大天然氢矿藏，估计含有2.5亿吨氢气。这些天然氢如果提取出来，足够满足全球当前两年的氢气需求。

2023年11月，澳大利亚Gold Hydrogen公司在钻探过程中发现了高达86%的高浓度氢气，该公司是当初在获得了南澳大利亚州政府签发的为期5年的勘探许可证后，才对该地区实施开发的，并计划2024年进行进一步钻探作业。

此外，世界各地的其他天然氢项目目前仍处于早期勘探阶段，欧洲预计2029年开始首次提取天然氢。

天然氢气渗漏

PART 4     金氢的热潮

天然氢，作为一种潜在的游戏规则改变者，正在具有成本效益的低碳能源方面获得全球关注。据挪威能源咨询公司Rystad的研究显示，在2020年，全世界只有10家公司在从事天然氢的研究与开发，而截至2023年底，全球已达到40家公司在寻找天然氢矿床。

2023年，天然氢首次被国际能源署（IEA）写入氢能年度旗舰报告《全球氢能回顾》，并被《科学》杂志列为2023年度十大科学突破之一。同年，法国政府和美国政府已承诺提供财政支持，以加快天然氢的勘探和开采进程。

2023年7月，美国的初创企业Koloma，在其勘探开发天然氢项目中获得了9100万美元风险投资，其中包括比尔·盖茨创立的突破性能源风险投资公司（Breakthrough Energy Ventures）的投资。

2023年12月，在法国举办的国家投资计划活动中，法国总统马克龙表示：“在‘法国 2030’计划中，我们将提供大量资金来探索天然氢的潜力。法国是天然氢储量最多的国家之一，并可能成为未来这种能源生产的先导国家之一。”他同时指出，政府最近批准了一个“研究项目”，探索比利牛斯-大西洋地区的天然氢。

2024年2月，为了支持拜登政府的“投资美国”议程，美国能源部宣布为16个项目提供总计2000万美元的资助，以促进地下天然氢资源的开发利用。

PART 5     金氢的未来

就目前氢能产业发展情况来看，电解水制氢成本居高不下的痛点制约着氢能的广泛应用与推广，绿色氢气的大规模、低成本生产是降低氢气价格首要解决的难题。而天然氢的开发，可以为世界提供大量的低价、绿色的能源，从近两年欧美国家在天然氢领域的布局来看，可以说天然氢资源的争夺战已经打响，并有愈演愈烈之势，由此可见，天然氢产业的发展在未来大有可为。

另一方面，为了确保天然氢产业的可持续发展，仍然需要继续对天然氢开发技术进行更加深入的研究和探索，而为了使氢气的角色从能源载体转变为主要能源供应的一部分，对天然氢这一新兴产业更多的资金投入和更大力度的政策支持也是十分必要的。

就在世界各国纷纷入局天然氢产业同时，正如中国科学院金之钧院士所言，也真心期待着，我们中国的“金氢猎人”们能够早日在神州大地上“逮”到金氢。