吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (2): 413-434.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20250034

• 地质与资源 • 上一篇    下一篇

无机天然氢类型、成因及我国生氢潜力

Ji Zeyu,Tang Huafeng,Li Benxian

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  1. 吉林大学地球科学学院,长春130061
  • 出版日期:2026-03-26 发布日期:2026-04-15
  • 基金资助:
    吉林省重点研发项目(20230203107SF)

Types,Genesis and Generation Potential of Inorganic Natural Hydrogen in China

  1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China
  • Online:2026-03-26 Published:2026-04-15
  • Supported by:
    Supported by the Key Research and Development Program of Jilin Province (20230203107SF)

摘要:

已发现的天然氢具有广泛分布的特征,已开采的天然氢表现为低成本的特征。基于此,天然氢在能源方面展现出良好的资源潜力。当前研究对于天然氢类型的认识没有统一的标准,且不系统。为此,本文从天然氢的形成机理出发,划分其类型,并基于大地构造背景论述了我国天然氢的形成机理,最后分析了我国生氢潜力。结果显示:共有9类21种化学过程可形成天然氢,分别是原始深层氢气、含铁矿物反应生氢、深部流体演化与脱气作用生氢、与放射性元素有关的生氢过程、变质作用中的生氢过程、岩石机械破碎生氢、磷化氢水解生氢、水自发电化学反应生氢和(潜在)上地幔-地壳交代作用中的氢气生成机制;共有板块边界(离散型、汇聚型、守恒型)、裂谷构造系统和克拉通基底三个构造域的天然氢形成机理;中国广泛的板块汇聚区带、裂谷盆地和克拉通基底,为天然氢的形成提供了物质基础。目前,揭示的天然氢主要与超基性岩—基性岩的蛇纹石化反应相关,其他反应过程的生氢潜力仍需进一步研究。

天然氢;氢能;无机成因;大地构造背景;生氢潜力

关键词: natural hydrogen, hydrogen energy, inorganic origin, tectonic setting, hydrogen generation potential

Abstract:

Naturally occurring hydrogen(NOH) shows wide distribution and low exploitation costs, highlightens a strong energy potential. Current research lacks a unified and systematic standard for understanding the types of natural hydrogen. Starting from the formation mechanisms of natural hydrogen, this paper categorizes its types, discusses the formation mechanisms of natural hydrogen in China based on the tectonic background, and finally analyzes the hydrogen generation potential in China. The results show that a total of 9 types and 21 chemical processes can form natural hydrogen, including: Primordial deep hydrogen, hydrogen generation from iron-bearing minerals reactions, hydrogen generation from deep fluid evolution and degassing, hydrogen generation processes related to radioactive elements, hydrogen generation during metamorphism, hydrogen generation from rock mechanical fracturing, phosphine hydrolysis, water auto-electrochemical reactions, and the (potential) hydrogen generation mechanism in upper mantle-crust metasomatism. There are natural hydrogen formation mechanisms in three tectonic domains: Plate boundaries (divergent, convergent, and conservative), rift tectonic systems, and cratonic basements; Extensive plate convergence zones, rift basins, and cratonic basements provide the material basis for the formation of natural hydrogen in China; Currently, the discovered natural hydrogen is primarily associated with the serpentinization reaction of ultramafic-mafic rocks, and the hydrogen generation potential of other reaction processes still requires further study.

中图分类号: 

  • P618.13
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