美国能源部向16个地质氢项目拨款2000万美元

美国能源部 (DOE)宣布拨款2000 万美元用于 8 个州的 16 个项目，以加速地下自然制氢。这是美国政府首次竞争性选拔团队来研究此类技术。

宣布的 16 个团队将通过两个关于地质氢的高级研究计划署能源 (ARPA-E) 探索主题获得资金。

第一个探索性主题 – 探索性主题 G：通过受刺激的矿物学过程生产地质氢 – 寻求刺激从地下发现的矿藏中生产氢的技术，包括加深我们对产氢地球化学反应以及如何提高或控制速率的理解氢气生产。以下团队将致力于这些努力：

• 科罗拉多矿业学院。受激氢的地球物理表征和现场规模实时监测 – 1,500,000 美元。科罗拉多矿业学院正在开发实时、高效、经济的表征和监测方法。传统的监测技术太慢、稀疏且不适用于测量产生氢气的矿物学变化。实时反馈将能够调整对于维持氢气生成速率至关重要的刺激参数，这些参数可能会在数小时内发生变化。
• Eden GeoPower。基于电的机械和热刺激可提高阿曼 Samail Ophiolite 地质氢反应速率 – 900,000 美元。 Eden GeoPower 正在开发一种应用其电储层增产技术来增加地质氢产量的方法，通过在阿曼 Samail 蛇绿岩多个地点选择的橄榄岩岩心样本上测试其增产方法。该公司的电刺激方法可以显着增加表面积，同时还可以提高局部温度，以促进适合氢气生产的反应条件。通过实验测试橄榄岩岩石类型如何响应电刺激可以支持确定刺激的最佳条件和地质构造。
• 科洛马实验室。增强氢气产量：经过经验验证的建模方法 – 900,000 美元。科洛马实验室正在开发地球化学和微生物模型，以了解新型岩石系统中形成氢的过程。将地球化学、地质力学和流体传输模型与氢储层中自然存在的微生物学研究相结合，旨在揭示在不同岩石系统中广泛刺激地质氢的可行性。
• 劳伦斯伯克利国家实验室。来自催化低温蛇纹石化的橙色氢气 – 1,240,000 美元。劳伦斯伯克利国家实验室正在开发方法来了解在低温下激发地质氢的化学机制。蛇纹石化速率在较高温度下更快，但未来假设的地质制氢地点的自然环境温度较低，这意味着反应速率不会那么经济。该团队正在利用计算和实验化学来确定催化剂或其他化学方法如何影响低温环境下地质氢的形成。
• 劳伦斯利弗莫尔国家实验室。通过新型光纤监测 (Fiber-OACS) 通过有机酸和催化剂刺激提高地下矿藏的氢气产量 – 1,000,000 美元。劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 正在开发化学兴奋剂，通过加速矿物质的分解来提高氢气的生产速度。 LLNL 的目标是短链有机酸，它既可以分解矿物质，又可以回收其他关键矿物质。该团队还在评估其他过渡金属是否可以催化地质氢的产生。
• 洛斯阿拉莫斯国家实验室。用于原位制氢蛇纹石化反应加速的地球化学和流体力学刺激 (GeoHydra) – 1,300,000 美元。洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL) 正在开发一种通过促进反应岩层中的分层裂缝来提高受激氢生产率的方法。技术方法包括实验室实验和数值模拟，以结合和耦合地球化学、地质力学、断裂力学和多孔介质流动。正如之前的实验室实验和数值模型所表明的那样，拟议的工作将增强注入设计和流体化学，以确保氢气生产率不会随着时间的推移而迅速下降。
• 麻省理工学院。实现高效地质制氢：速率确定、控制和反应器开发 – 1,300,000 美元。麻省理工学院 (MIT) 正在开发一种实验室反应器，用于测试地质制氢的许多参数和变量，例如温度、压力和流体成分。麻省理工学院的定制反应堆将利用人工智能，快速筛选可能影响受激氢的不同参数。由于开创性地质氢刺激的最大障碍之一是岩石和水之间的反应速率缓慢，因此该团队将重点寻找提高速率、产量和用户对反应控制的方法。
• 新英格兰研究。蛇纹石化制氢加速机械推广 (AMP) – 1,500,000 美元。新英格兰研究中心正在开发一种环境安全的自蔓延裂缝来刺激地质氢的方法。该团队将监测裂缝网络的形成以及裂缝在各种物理或机械刺激下如何在岩石内传播。优化自扩展裂缝可以显着提高富铁围岩的反应速率，从而产生经济量的氢气。
• 德克萨斯理工大学。通过化学-生物-物理刺激提高氢气产量——以进行试点开发——1,620,000 美元。德克萨斯理工大学正在对来自不同岩性矿区的岩石样本进行表征，以开发化学、生物和物理方法来刺激不同类型含铁岩石中的地质氢。测试将包括研究金属离子催化剂的效果以及生物刺激方法对提高氢气生产反应速率的有效性。该团队将优化产氢岩石的化学、生物和物理刺激，以最大限度地提高地质氢刺激。
• 39 阿尔法研究。通过大规模化学制图发现氢气生产系统 – 1,569,500 美元。 39 Alpha Research 正在开发一种水-岩-气建模产品，供用户确定钻探地点的氢潜力和推荐的增产技术。该模型将汇总水-岩-气系统的结果，以帮助预测天然存在的和实验室水-岩-气系统在各种成分和反应条件下的地质氢势。该技术将有助于将实验室规模的模型与未来的岩层研究结合起来。

第二个探索性主题 H：氢储层管理的地下工程，重点关注与地质氢提取相关的技术。以下团队将致力于改进地下输送方法和工程遏制、生产和提取过程中的储层监测和/或建模，以及评估氢储层开发的风险：

• Eden GeoPower。用于长期储能的工程地质氢电池 – 500,000 美元。 Eden GeoPower 正在开发一种地下电池技术，该技术利用铁在普遍存在的富铁地质构造中的可逆化学反应。地下电池将作为一种长期储能解决方案，利用多余的电网能量将​​废铁还原成可用铁，用于多个氢生产循环。
• 劳伦斯伯克利国家实验室。用于商业地震安全地质 H2 生产的循环注入 (CyclicGeoH2) – 2,000,000 美元。劳伦斯伯克利国家实验室正在开发一种循环注入策略，以产生裂缝，刺激地质氢气生产，并最终将产生的氢气输送回地表。该方法涉及多尺度数值建模、实验室测试和现场表征，以使用来自蒙大拿州和其他地点的岩石样本来开发和测试所提出的技术。通过高压、高温测试，该系统将针对氢气流量和最大提取量进行优化。
• 新墨西哥矿业技术学院。可持续原位制氢和经济提取的地下工程解决方案和管理 – 1,200,000 美元。新墨西哥矿业技术学院正在开发用于地质氢储层管理的地下工程方法，包括减轻诱发地震和氢泄漏风险的方法。除了进行实验室实验来探索氢的生成速率和使用蒸汽的传输之外，该团队还将测试最小化岩石体积膨胀的方法并确定氢泄漏的生态指标。这些技术可以预测、建模和防止与增强产氢矿物学过程的刺激相关的有害副作用。
• 德克萨斯农工大学工程实验站。 ULTRA-H2：来自超镁铁岩的天然氢的储层管理 – 1,500,000 美元。德克萨斯农工大学工程实验站正在开发一种方法，利用建模和实验来确定基于实验室规模数据的大型地质氢储层的行为。所提出的方法将结合现有的油藏特征、开采和管理方法。通过对与现场岩心相关的一系列温度、压力和化学物质的实验室研究，该团队将开发模型，可以预测如何最大限度地提取地质氢并最大限度地减少损失。
• 南加州大学。用于增强氢气回收和储层管理的多尺度表征、传输和力学 – 1,000,000 美元。南加州大学正在利用工业石油和天然气方法开发地质氢生产和提取技术。拟议的技术将是用于页岩气回收的 Huff-n-Puff 工艺的改进版本。多种工艺方案将用于优化地质氢的产生、积累和提取。对岩心的实验室研究将在多个长度尺度上进行探索，并且将使用建模来确定大型储层将如何与这种生产方法相互作用。
• 德克萨斯大学奥斯汀分校。泡沫辅助强化氢气回收 (EHR) – 1,000,000 美元。德克萨斯大学奥斯汀分校正在开发一种泡沫注入方法来提取地质氢。由于氢气的不溶性和被捕获的气泡，水或蒸汽等传统流体可能对提取氢气提出挑战。相反，注入的泡沫从矿物表面扫除、捕获和提取聚集的氢气泡，以实现更高的回收效率和运输。项目团队将设计、合成和表征泡沫组合物，以实现储层中的最佳稳定性和氢吸收行为。

除了这 16 个项目外，阿贡国家实验室的系统评估中心还将获得资金，通过温室气体、管制排放和技术能源使用 (GREET) 模型开发地质氢生命周期分析方法。 GREET模型广泛用于评估各种能源、材料和车辆技术的能源消耗、温室气体（GHG）排放、标准空气污染物排放和水消耗。此外，《通货膨胀减少法案》特别要求以GREET模型作为确定制氢项目温室气体排放的基础，以获得财政激励。