桑迪亚研究氢的地下储存

发布时间：2024-05-09 17:04:17 栏目：精选百科

导读 想象一下巨大的多孔砂岩储层，曾经充满了石油和天然气，现在充满了另一种无碳燃料——氢气。桑迪亚国家实验室的科学家们正在使用计算机模拟...

想象一下巨大的多孔砂岩储层，曾经充满了石油和天然气，现在充满了另一种无碳燃料——氢气。



桑迪亚国家实验室的科学家们正在使用计算机模拟和实验室实验来看看枯竭的石油和天然气储层是否可以用于储存这种无碳燃料。氢是一种重要的清洁燃料：它可以通过利用太阳能或风能分解水来制造，可以用于发电和为重工业提供动力，也可以用于为燃料电池汽车提供动力。此外，氢气可以储存数月，并在能源需求超过可再生能源供应时使用。

领导这项研究的桑迪亚化学工程师 Tuan Ho 表示：“氢气有利于季节性和长期储存。” “如果你想到太阳能，在夏天你可以产生大量的电力，但你不需要太多的供暖。多余的可以转化为氢气并储存到冬天。”

然而，与天然气或丙烷等碳基燃料相比，氢气在一定体积内含有的“爆炸”要少得多，而且更难以压缩，Ho说。他补充说，这意味着在地表金属罐中储存大量氢气是不可行的。

桑迪亚地下储氢项目经理唐·康利 (Don Conley) 表示，氢可以储存在地下盐洞中，但盐矿在美国并不普遍。因此，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。

Ho的团队最近在《国际氢能杂志》上发表的一篇论文中分享了他们的发现。

岩石泄漏或安全存储

首先，Ho 的团队研究了氢气是否会卡在形成主体并密封许多油气藏周围的砂岩或页岩中，或者是否会泄漏。砂岩由沙子大小的矿物和岩石颗粒组成，经过亿万年的压缩。砂岩颗粒之间有很多间隙，因此可以在含水层中储存水或形成油气藏。页岩是压缩成岩石的泥浆，由更小的富含粘土矿物颗粒组成。因此，页岩可以在砂岩周围形成密封，捕获石油和天然气。

“你希望氢气留在注射的地方，”Ho 说。 “你不希望它离开存储区域并丢失。这只是浪费金钱，这对任何存储设施来说都是一个大问题。”

何在俄克拉荷马大学的合作者通过实验来研究氢如何与砂岩和页岩样本相互作用。 Ho 说，他们发现氢气被抽出后不会留在砂岩内部，但高达 10% 的吸附气体会滞留在页岩样品内部。 Ho 的计算机模拟证实了这些结果。

Ho 仔细研究了油气藏周围页岩中常见的一种特定类型的粘土，对蒙脱石粘土层、水和氢之间的分子相互作用进行了计算机模拟。他发现氢不喜欢进入那种粘土矿物层之间的水间隙。

何说，这意味着粘土中由于被卡住或移动而导致的氢损失很小。这对于地下储氢来说是相当积极的。这些关于粘土的发现去年发表在《可持续能源和燃料》杂志上。

Ho 说，史蒂文斯理工学院和俄克拉荷马大学正在进行额外的吸收实验，以证实分子模拟结果。