综述：氢-岩石-盐水体系润湿性：参数分析与知识缺口

（编辑推荐）本综述系统评述了地下储氢（UHS）中氢-岩石-盐水体系的润湿性研究，揭示了温度、压力、盐度、矿物组成及有机酸对接触角（CA）的非单调影响规律，对比了H2与CO2体系的润湿差异，为氢能绿色转型中的储层筛选与泄漏风险评估提供了关键理论支撑。

　　

氢-岩石-盐水体系润湿性：参数分析与知识缺口

Abstract
地下储氢（UHS）作为绿色能源转型的核心技术，其效率高度依赖氢-岩石-盐水体系的润湿性。本文整合了H₂接触角实验数据，发现有机酸可使接触角骤增（最高达80°），压力升高通过增强H₂密度与范德华力促进疏水性，而温度呈现非单调效应（20 MPa时CA降低，10 MPa时反升）。砂岩普遍表现为水湿性，碳酸盐岩则呈弱水湿性。与CO₂体系相比，H₂体系润湿性更强，暗示更高的封存安全性但更低的回收效率。

Introduction
全球能源需求激增推动氢能发展，UHS凭借储量大、成本低（图1）成为最优解。氢在储层中通过结构捕获（受润湿性控制的毛细管压力）和残余捕获滞留，但H₂溶解度（0.00016 g/100 g）远低于CO₂（0.169 g/100 g）。润湿性通过影响H₂羽流高度与毛细管滞留直接决定封存效率，现有数据却存在显著离散性。

Wettability measurement methods
润湿性测量分为均质（理想光滑表面）与非均质（粗糙/化学异质表面）两类。悬滴法（用于高压高温）与座滴法是主流技术，但表面粗糙度与污染可导致接触角偏移±15°。

Hydrogen wettability datasets
砂岩在10 MPa/323 K下接触角为20°-35°，而碳酸盐岩在相同条件下达40°-60°。有机酸（如硬脂酸）使接触角提升50%，可能破坏毛细管密封。盐度增加（0-5 M NaCl）使CA降低10°-15°，因离子削弱H₂-水界面张力。

Comparison between CO₂ and H₂ rock-wettability
石英-H₂体系接触角（30°-50°）普遍低于CO₂体系（40°-70°），而方解石-H₂接触角（60°-80°）接近CO₂。这种差异源于CO₂与矿物更强的酸碱相互作用。

Implications
高润湿性（低CA）可提升结构捕获量，但会增加残余H₂损失（砂岩中达15%孔隙体积）。页岩因纳米孔隙优势或成为高潜力储层，但缺乏实际岩心数据支持。

Knowledge gaps
现有研究存在三大空白：①混合气体（H₂-CH₄）润湿性数据缺失；②实际储层岩心（非纯矿物）实验不足；③长期循环注入对润湿性演化的影响未探明。

Conclusions
UHS的成功实施亟需解决润湿性参数敏感性争议，未来应聚焦于多组分气体-矿物相互作用及场尺度模型验证，以支撑碳中和目标的实现。