- 桑迪亚国家实验室的科学家正在利用计算机模拟和实验室实验，研究是否可以利用枯竭的油气藏来储存这种无碳燃料。
- Tuan Ho 教授与俄克拉荷马大学的合作者发现，氢气在被抽出后不会留在砂岩中，但高达 10%的吸附气体被困在页岩样本中。Ho 的计算机模拟证实了这些结果。
- Tuan Ho 认为，需要进一步研究微生物和枯竭油藏中的其他化学物质如何与储存的氢气相互作用。
为什么解决地下储氢问题值得研究？
这个问题之所以值得解决，是因为氢作为清洁能源的关键之一，在能源转型和碳减排方面具有巨大潜力。氢的高效储存可以促进其广泛应用，推动清洁能源技术的发展，减少对传统化石燃料的依赖，从而减少温室气体排放，减缓气候变化的影响。因此，解决如何高效、安全地在地下储存氢气的问题对于推进清洁能源革命非常重要。
我们的观点：
桑迪亚国家实验室的科学家正在研究利用枯竭油气藏储存无碳燃料的可能性。结果表明，虽然氢气不会留在砂岩中，但高达 10%的氢气被捕获在页岩样本中。此外，对蒙脱石粘土层的研究表明，氢气很少进入充满水的空隙，这对地下氢储存具有积极意义。尽管还需要进一步的实验验证，但如果成功，该技术可能为储存无碳燃料提供一种新方法，对电力和重工业产生重要影响。然而，科学家也对氢储存的安全性和污染问题表示担忧，指出需要广泛分布的大规模储氢方式来实现氢经济愿景。
—-王飞，BTW 记者
重要的清洁燃料：氢气
桑迪亚地下储氢项目主管 Don Conley 表示，氢气可以储存在地下的盐穴中，但盐矿在美国并不常见。因此，Tuan Ho 的团队正在研究储存在枯竭油气藏中的氢气是否会卡在岩石中、泄漏或受到污染。Tuan Ho 的团队最近在《国际氢能杂志》上发表了他们的发现。
氢具有许多有用的性质，因此用途广泛。氢很容易与非金属元素结合，也能形成金属氢化物，在高温下氢可以从许多化合物中夺取氧，使氧化物还原。在现代工业生产过程中，氢的应用越来越广泛，涉及电子工业、冶金工业、化学工业、尼龙生产、燃气制造等行业。
此外，氢作为通用燃料，还有一个非常突出的优点：燃烧时热量高，污染少。值得注意的是，氢可以储存数月，并在能源需求超过可再生能源供应时使用。可再生能源一直是人们讨论的话题。
测试项目可行性——安全储存
首席研究员 Tuan Ho 及其团队深入探讨了氢气在砂岩或页岩中形成时，是否会困住，从而封闭在众多油气藏周围，或者存在泄漏风险。砂岩由数百万年压缩而成的矿物和岩石颗粒组成，颗粒之间存在许多间隙，便于储水或形成油气藏。相比之下，页岩是由更小的富含粘土的矿物颗粒压缩而成的泥浆，能够在砂岩周围形成密封层，从而封闭石油和天然气。
“Tuan Ho 表示：‘我们希望注入的氢气留在原地，而不是迁移到储存区域之外，从而避免浪费。这是所有储存设施都关注的重要问题。’”
Tuan Ho 教授与俄克拉荷马大学的合作者进行了实验，研究氢气与砂岩和页岩样品之间的相互作用。他们发现，虽然氢气在提取后不会残留在砂岩中，但高达 10%的吸附气体困在页岩样品内。Ho 通过计算机模拟证实了这些发现。
为了进一步探索页岩中常见的一种特定粘土（这种粘土通常存在于油气藏周围的页岩中），Ho 对蒙脱石粘土层、水和氢气之间的分子相互作用进行了计算机模拟。他发现氢气很难进入这些粘土矿物层之间的充水间隙。
Tuan Ho 强调，这表明氢气在粘土中因粘附或渗透而造成的损失很小，这对地下储氢来说是个好兆头。关于粘土的这些发现已发表在去年的《可持续能源与燃料杂志》上。他补充说，史蒂文斯理工学院和俄克拉荷马大学正在进行更多实验，以验证分子模拟的结果。
“一个巨大的多孔砂岩储层，曾经充满石油和天然气，现在填充着另一种无碳燃料——氢气。”如果这项技术能够实现，无论是不是巨大的新发展，对电力和重工业来说都是好消息。
氢气会被污染吗？
“如果我们想创建氢经济，我们确实需要广泛分布的大规模储氢方式，”美国能源部化石能源和碳管理办公室地下氢评估、储存和技术加速项目桑迪亚部分的经理 Conley 说。“在有盐的地方储存氢气很好，但这不能是唯一的选择。因此，我们转向枯竭的油气藏和含水层，作为更分散的大规模储氢方式，一切都是为了能源部门的脱碳。”
通过实验和模拟，Tuan Ho 的团队发现，当氢气注入枯竭的天然气藏时，残留的天然气会从岩石中释放到氢气中。Ho 解释说，这意味着当氢气被提取使用时，会含有少量天然气。
“这并不令人担忧，因为天然气仍然含有能量，但它含有碳，因此这种氢气燃烧时会产生少量二氧化碳，”Ho 说。“这是我们需要留意的事情。” Tuan Ho 的团队主要由桑迪亚国家实验室的博士后研究员 Aditya Choudhary 组成，目前正在利用分子模拟和实验方法研究氢气对枯竭油藏的影响，以及残留的石油如何污染氢气或与其相互作用。
Conley 说，Ho 的发现可用于指导地下储氢的大规模现场试验。他补充说，SHASTA 项目计划在未来进行此类现场规模试验，以证明在枯竭油气藏中储氢的可行性。Ho 认为，需要进一步研究微生物和枯竭油藏中的其他化学物质如何与储存的氢气相互作用。
桑迪亚的任务
自 1949 年以来，以卓越服务国家利益一直是桑迪亚的核心宗旨。
作为一家多学科国家实验室和联邦资助的研发中心（FFRDC），桑迪亚通过以下方式完成其使命，这一使命是资助机构使命和运营的组成部分：
- 预测并应对新兴的国家安全挑战
- 创新和发现新技术以增强国家技术优势
- 通过解决重要国家安全挑战的产品和服务创造价值
- 为全国性辩论提供信息，即技术政策对于维护全球安全和自由至关重要。