文章标题：天然氢气的运移成藏机理及微观动力学分析

文章作者：章涛1　王笃学1　鲍旭2　何圣鹏1　巩亮1　孙树瑜3
关 键 字：天然氢气;成藏机理;分子动力学模拟;高岭石;吸附行为;扩散系数
文章摘要：

在全球能源转型与“双碳”目标背景下,氢能作为清洁能源的重要性日益凸显。然而,传统制氢路径(灰氢、蓝氢、绿氢)面临碳排放或成本过高的挑战。天然氢气作为一种潜在的零碳、低成本氢源近年来受到广泛关注,但成藏机理特别是运移与富集机理尚不明确。综述了天然氢气的主要生成机理(地核和地幔脱气、水—岩反应、水的自然辐射分解)及其富集模型,指出当前研究对天然氢气在多孔介质中的微观运移行为认知不足。为弥补这一空白,采用分子动力学模拟方法,研究了天然氢气在高岭石纳米狭缝中的吸附与扩散行为。研究结果表明:天然氢气在高岭石表面的吸附以单层吸附为主,扩散系数随温度升高而增大;径向分布函数分析揭示高岭石中的Si原子与H2分子的相互作用最强。结论认为,研究成果从微观尺度揭示了氢气与黏土矿物的相互作用机制,为理解天然氢气的封存条件和成藏潜力提供了理论依据,对天然氢气的资源评价与勘探开发具有重要意义。