基于天然氢赋存特征的多孔介质地下储氢（UHS）选址优化与地质条件启示研究

本综述系统分析全球天然氢分布特征，揭示碳酸盐岩与砂岩储层氢浓度差异（>80% vs ≤70%）、页岩/辉绿岩封盖机制及温压控制规律（20-50℃、<1300米深度、<400 bar压力），为人工地下储氢（UHS）选址提供关键地质筛选指标，对实现碳中和目标下氢能规模化封存具有重大指导价值。

　　

Insights from Natural Hydrogen Occurrences for UHS in Porous Media

本节探讨全球具有氢 containment 潜力的天然氢赋存点，重点分析H₂体积浓度超过10%的案例。研究对象分为两类：沉积岩中的天然氢（如美国堪萨斯州、马里、俄罗斯等地的砂岩/碳酸盐岩储层）及非沉积岩中的赋存（如阿曼蛇绿岩、新喀里多尼亚超基性岩等）。通过对比储层岩性、温度、深度及气体组成，总结出碳酸盐岩储层普遍呈现更高氢纯度（>80%），而砂岩储层浓度多低于70%。封盖层以页岩和辉绿岩为主，温压数据显示浅层（<1300米）更利于高浓度氢保存，高压环境（>400 bar）则可能促进生物化学耗氢反应。

Results and Discussion – Thematic Analysis and Site Selection Framework

基于天然氢站点分析，本节提出影响多孔介质地下储氢（UHS）的四大核心主题：

1. 1.

   岩性控制：碳酸盐岩因高吸附性和低化学反应活性成为优选储层，砂岩需警惕赤铁矿等矿物催化耗氢风险；

2. 2.

   封盖效能：页岩与致密火成岩具备最佳密封性，需规避断层及裂缝发育区；

3. 3.

   温压窗口：推荐储层温度20-50℃、压力<400 bar，以抑制微生物活性（如产甲烷菌）及矿物催化反应；

4. 4.

   生物地球化学屏障：需预先评估储层微生物群落及铁矿物含量，防止H₂通过厌氧氧化（如硫酸盐还原）或甲烷化途径损失。

Conclusions

本研究通过解析天然氢赋存规律，提出多孔介质UHS选址框架：优先选择碳酸盐岩储层、浅层低压环境及连续分布的页岩封盖体系，同时需加强储层微生物群落与矿物组成筛查，为实现高效低碳氢能储备提供地质学支撑。