氢气是一种强还原性气体，地球表面存在大量氧化剂，氢气易于被氧化，传统观点认为自然界中很难存在自由态氢即氢气。因此，在传统的石油工业中，人们一直认为天然氢是不存在的，氢气作为二次能源只能通过一次能源的转换而来。
但随着科学的进步，这一传统观念正在被打破，一种全新的能源——天然氢，正逐渐走进我们的视野。那么“天然氢”是什么？从何而来？对于目前的能源结构改革升级又会带来什么样的影响？
天然氢是什么？天然氢是通过地壳和地幔中的地质构造运动和化学过程自然形成，因此也被称为“地质氢”。它是真正意义上的零碳能源与太阳能、风能等能源一样，对环境无污染。为了与其他人工制氢（灰氢、蓝氢、绿氢）区分开，它又被称为“金氢”或“白氢”。
含天然氢的海底喷气孔
天然氢与其他人工制氢有三个明显的特点。
天然氢是清洁无污染的，因为在生产链中没有碳。与灰氢、蓝氢相比，它既不排放二氧化碳，也不需要捕获二氧化碳。与粉红氢相比，它不涉及核废物处理。
2. 它是一种一次能源，而不是一个能量载体，不需要通过其他一次能源转换而来。与绿氢相比，它既不消耗大量能量，也不消耗水。
3. 它是可持续、可再生的，天然氢来自于自然的地质和化学现象，与需要数百万年形成的化石燃料储存不同。理论上讲天然氢是不断形成的，能够以低成本无休止地开采。
天然氢的意外发现几个世纪前，人们就知道地下存在天然生成的氢气，在元素周期表之父门捷列夫于煤矿中发现富氢气体并进行记载后，有关逸出地表的富氢气体的概念在19世纪后期就发展起来。但由于存在天然氢无法富集的认知偏差，长期以来，人们并没有对地下天然氢有进一步探索。
门捷列夫
直到1987年，马里的布拉克布古村附近正在钻探的一个水井发生爆炸和大火。白天的大火颜色如蓝色的海水，且没有黑烟污染，人们只觉得惊奇，但未进行深入研究。2012年，勘测团队才发现了水井眼中流出的物质是纯度高达98%的氢气。
于是，人们开始在此处钻探氢气，并安装了一台发动机燃烧氢气为村庄发电，沿用至今。这是全球迄今为止唯一一处被开发利用的天然氢气点，至此，人类开启了天然氢勘探开发利用之门。
马里天然氢井
随后几年，加拿大、美国、西班牙、澳大利亚、法国对天然氢的钻探都取得了成功。2019年，Natural Hydrogen公司钻探了美国第一口天然氢探井，为天然氢的进一步发展提供了支撑。2023年，法国发现了高浓度的巨量天然氢矿藏，总储量高达4600万吨。
天然氢储量可观！从近年来的勘探结果来看，天然氢具有较大的资源总储量及可开采利用潜力。研究人员发现在海底或大陆喷气孔、温泉口、“仙女圈”（天然氢逸出造成植被难以生长的圆形洼地）或构造裂缝处天然氢含量较高，而且在许多深度从几米到1000米不等的地下水、石油和天然气钻孔中也有天然氢的身影。这些发现都表明，地下可能赋存有大量的天然氢。
仙女圈
天然氢在全球范围内的分布极为广泛，世界上已有30多个国家陆续发现了富含天然氢的地方，但不同地区、不同地质环境氢气含量差异较大。马里、阿曼、美国等国都有从地下泄漏的气体中检测到含氢量90% 以上的案例，可利用价值较高。
天然氢发现地点
天然氢储量规模方面，据研究发现，截至2020年全球已发现的天然氢地面逸出量估算值为1.5-3.1千万吨/年，相当于200-400 GW电解槽制氢规模。而且由于目前地质深层氢气量无法估算，以及中国等国家和地区尚未展开天然氢的系统检测和资源量计算，因此实际天然氢资源储量应该更为可观。
部分天然气储量与地域分布
天然氢开发现状天然氢资源丰富、开采可行性较高。近年来，海外在天然氢领域涌现了一批新兴企业，资源勘探正在加快。这些企业最早勘探布局已有5年以上，定位到多个有开采价值的天然氢矿藏地点，并从2023年开始逐渐展开商业化开采布局。
含天然氢的陆地喷气孔
在美国，NH2E、HyTerra两家天然氢企业已确定北美中部裂谷系为天然氢富含地，开始布局国际上第一口商业化天然氢矿井开发建设。在欧洲，西班牙、法国均有天然氢开采规划；在韩国，韩国国家石油公司也宣布发现了5处潜在天然氢源。2023年10月，澳大利亚GoldHydrogen公司首次进行天然氢开采试钻的地点选择，最终首次试钻氢气浓度高达73%。
天然氢开采项目
国内现阶段尚无天然氢的勘探及开采项目披露，但在天然氢的资源分布数据及研究也已有一定的积累。依托于已覆盖国内大部分地区的油气和矿产资源勘探开发活动，国内已有较多的天然氢发现案例。如在松辽盆地的个别钻井中发现氢气含量高达85.54%，在柴达木盆地三湖地区2号井的岩屑罐顶气中，检测到了含量最高可达99%的氢气。
柴达木盆地
此外，在云南腾冲部分热泉、山西沁水煤矿和煤井、渤海湾盆地、松辽盆地等多地我国均有低浓度天然氢发现案例。在这些地区，中石化、中煤，以及地质勘探机构等油气、矿产企业机构或已掌握了较为可观的天然氢分布资料。
未来可期整体来看，目前全球氢市场价值超过1200亿美元，年消费量达1亿吨。据高盛投行预计，到2030年，全球氢市场价值将达到2500亿美元，到2050年价值达1万亿美元。目前绿氢的成本约为39元/kg，而据《科学》杂志报道，天然氢每公斤的成本还不到4元，成本优势显著。
氢的生产成本（美元/kg）
不过，当前人们对天然氢的研究仍处于早期阶段，天然氢的形成过程、迁移、如何实用化等难题有待科学家和企业持续研究、实验和解密。随着技术发展，或许，同样是清洁无污染的天然氢有望成为绿氢的廉价替代品，主导未来的氢能市场！
参考文章：
《数百亿吨的天然氢，谁能接住这“泼天的富贵”》华夏能源网
《天然氢：不可忽视的无碳新型能源宝藏》自然资源科普与文化
《天然氢开发前景引业界关注》毛宗强
《“天然氢”的潜力》环球杂志
