Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches)
World energy problems can largely be solved in the event of discovering huge amounts of gaseous hydrogen in a free state, which is considered as a promising alternative to the reserves of traditional fossil fuel in the earth’s crust. However, the hydrogen industry’s development is inhibited by many...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256267 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-256267 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-06-02T09:07:24Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
geological hydrogen sources and ways of generating free hydrogen criteria for finding hydrogen accumulations |
| spellingShingle |
geological hydrogen sources and ways of generating free hydrogen criteria for finding hydrogen accumulations Bezruchko, К.А. Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| topic_facet |
геологічний водень джерела та шляхи генерації вільного водню критерії пошуку водневих скупчень geological hydrogen sources and ways of generating free hydrogen criteria for finding hydrogen accumulations |
| format |
Article |
| author |
Bezruchko, К.А. |
| author_facet |
Bezruchko, К.А. |
| author_sort |
Bezruchko, К.А. |
| title |
Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_short |
Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_full |
Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_fullStr |
Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_full_unstemmed |
Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_sort |
natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) |
| title_alt |
Природні джерела та умови утворення геологічного водню (в контексті пошуків водневих покладів) |
| description |
World energy problems can largely be solved in the event of discovering huge amounts of gaseous hydrogen in a free state, which is considered as a promising alternative to the reserves of traditional fossil fuel in the earth’s crust. However, the hydrogen industry’s development is inhibited by many challenges, in particular, in geology. Today there is neither strategy for exploration activity nor resource evaluation due to the lack of relevant experience and practical recommendations aimed at geological hydrogen.
The purpose of the work is to establish and analyze potential ways and geological conditions for the formation, migration, and accumulation of hydrogen of natural origin in the earth’s crust for the further justification of the concept of the search of free hydrogen accumulation.
The author has considered all possible theoretical natural sources and ways of generating hydrogen naturally. Its origin is generally assumed to magmatic, thermogenic, endogenous, biogenic, as well as one that is caused by radiolysis, decomposition of organic matter, the interaction of water with reducing agents in the mantle. All known possible ways of the genesis of free hydrogen in natural conditions are analyzed. Geologically controlled sources of natural hydrogen can be grouped according to the main processes: aqueous processes of hydrolysis (several processes including the oxidation of iron minerals, radiolysis, cataclasis and metamorphism; decomposition of organic matter (including thermal maturing); decomposition of hydrogen-containing compounds (in particular, methane and/or ammonia at metamorphisms); deep degassing of Earth’s interior. Potential location areas of free hydrogen in a geological environment are analyzed. Natural conditions for high/increased hydrogen content have basins with the presence of hydrocarbons, recent deposits with prolific organic, coal beds, zones of tectonic faults, extrusive magmatic bodies, alkaline magmatic complexes, geothermal fields, crystalline basements, geologic formation of rocks enriched with potassium, salt-bearing sections and ultrabasic rocks.
Due to the uncertainty concerning the ways and conditions for generating hydrogen in the earth’s crust, geological searches and possible further study of hydrogen accumulations require a mix of methods and approaches used for traditional searches of hydrocarbon deposits – conventional oil and gas fields (source rocks, basin, cap) given the features of free hydrogen, in particular, mobility and reactive capacity of its molecule. Regardless of the genesis of hydrogen, the main search criteria should be focused on the ways of its migration and the availability of a basin and a cap. This approach maximally combines hypotheses competing among themselves (from the viewpoint of the genesis of hydrogen). It is required the geological structure with the corresponding basin and fluid trap (cap), which, unlike the fluid traps in the usual sense, should be not only impermeable but also chemically neutral in relation to hydrogen. |
| publisher |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256267 |
| work_keys_str_mv |
AT bezruchkoka naturalsourcesandconditionsofgeologicalhydrogengenerationinthecontextofhydrogendepositssearches AT bezruchkoka prirodnídžerelataumoviutvorennâgeologíčnogovodnûvkontekstípošukívvodnevihpokladív |
| first_indexed |
2025-07-17T11:12:49Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:12:49Z |
| _version_ |
1837892391599603712 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-2562672022-06-02T09:07:24Z Natural sources and conditions of geological hydrogen generation (in the context of hydrogen depositssearches) Природні джерела та умови утворення геологічного водню (в контексті пошуків водневих покладів) Bezruchko, К.А. геологічний водень джерела та шляхи генерації вільного водню критерії пошуку водневих скупчень geological hydrogen sources and ways of generating free hydrogen criteria for finding hydrogen accumulations World energy problems can largely be solved in the event of discovering huge amounts of gaseous hydrogen in a free state, which is considered as a promising alternative to the reserves of traditional fossil fuel in the earth’s crust. However, the hydrogen industry’s development is inhibited by many challenges, in particular, in geology. Today there is neither strategy for exploration activity nor resource evaluation due to the lack of relevant experience and practical recommendations aimed at geological hydrogen. The purpose of the work is to establish and analyze potential ways and geological conditions for the formation, migration, and accumulation of hydrogen of natural origin in the earth’s crust for the further justification of the concept of the search of free hydrogen accumulation. The author has considered all possible theoretical natural sources and ways of generating hydrogen naturally. Its origin is generally assumed to magmatic, thermogenic, endogenous, biogenic, as well as one that is caused by radiolysis, decomposition of organic matter, the interaction of water with reducing agents in the mantle. All known possible ways of the genesis of free hydrogen in natural conditions are analyzed. Geologically controlled sources of natural hydrogen can be grouped according to the main processes: aqueous processes of hydrolysis (several processes including the oxidation of iron minerals, radiolysis, cataclasis and metamorphism; decomposition of organic matter (including thermal maturing); decomposition of hydrogen-containing compounds (in particular, methane and/or ammonia at metamorphisms); deep degassing of Earth’s interior. Potential location areas of free hydrogen in a geological environment are analyzed. Natural conditions for high/increased hydrogen content have basins with the presence of hydrocarbons, recent deposits with prolific organic, coal beds, zones of tectonic faults, extrusive magmatic bodies, alkaline magmatic complexes, geothermal fields, crystalline basements, geologic formation of rocks enriched with potassium, salt-bearing sections and ultrabasic rocks. Due to the uncertainty concerning the ways and conditions for generating hydrogen in the earth’s crust, geological searches and possible further study of hydrogen accumulations require a mix of methods and approaches used for traditional searches of hydrocarbon deposits – conventional oil and gas fields (source rocks, basin, cap) given the features of free hydrogen, in particular, mobility and reactive capacity of its molecule. Regardless of the genesis of hydrogen, the main search criteria should be focused on the ways of its migration and the availability of a basin and a cap. This approach maximally combines hypotheses competing among themselves (from the viewpoint of the genesis of hydrogen). It is required the geological structure with the corresponding basin and fluid trap (cap), which, unlike the fluid traps in the usual sense, should be not only impermeable but also chemically neutral in relation to hydrogen. Світові енергетичні проблеми значною мірою можуть бути вирішені у разі відкриття величезних кількостей газоподібного водню у вільному стані, що розглядається як перспективна альтернатива запасам традиційного викопного палива у земній корі. Проте розвиток водневої галузі стримується через низку проблем, зокрема в геології. На сьогодні немає ні стратегії пошуків та розвідки, ні оцінювання ресурсів, оскільки відсутні відповідний досвід та практичні рекомендації, спрямовані на геологічний водень. Мета статті — встановлення і аналіз можливих шляхів та геологічних умов утворення, міграції та накопичення водню природного походження в земній корі для подальшого обґрунтування концепції пошуків скупчень вільного водню. Розглянуто всі можливі теоретичні природні джерела та шляхи генерації водню у природних умовах. Загалом його походження передбачається магматичним, термогенним, ендогенним, біогенним, а також спричиненим радіолізом, розкладанням органічної речовини, взаємодією води з поновлювальними агентами в мантії. Проаналізовано всі відомі можливі шляхи генезису вільного водню у природних умовах. Геологічно контрольовані джерела природного водню можуть бути згруповані згідно з основними процесами: водні процеси гідролізу (декілька процесів, які включають окиснення залізистих мінералів, радіоліз, катаклаз та метаморфізм; розпад органічної речовини (у тому числі термічне дозрівання); розкладання водневовмісних сполук (зокрема метану і/або аміаку при метаморфізмі); глибока дегазація надр Землі. Проаналізовано можливі місця знаходження вільного водню у геологічному середовищі. Природні умови для підвищеного вмісту водню містять басейни з наявністю вуглеводнів, молоді відклади з рясною органічною речовиною, вугільні пласти, зони тектонічних розломів, екструзивні магматичні тіла, лужні магматичні комплекси, геотермальні поля, кристалічні фундаменти, товщі порід, збагачені калієм, соленосні товщі та ультраосновні породи. Внаслідок невизначеності щодо шляхів та умов генерації водню у земній корі геологічні пошуки та можлива подальша розвідка водневих скупчень потребують поєднання методів і даних, які застосовують для традиційних пошуків вуглеводневих покладів — звичайних родовищ нафти та газу (материнські породи, резервуар, покришка), з урахуванням особливостей вільного водню, зокрема рухливості та реакційної здатності його молекули. Незалежно від генезису водню головні пошукові критерії потрібно орієнтувати на шляхи його міграції та наявність колектору та покришки. Такий підхід максимально поєднує конкуруючі між собою, з позиції генезису водню, гіпотези. Потрібні геологічна структура з відповідним резервуаром та флюїдоупор (покришка), який на відміну від флюїдоупорів у звичайному сенсі має бути не тільки непроникним, а й хімічно нейтральним стосовно водню. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2022-06-02 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256267 10.24028/gj.v44i2.256267 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 44 No. 2 (2022); 93-124 Геофизический журнал; Том 44 № 2 (2022); 93-124 Геофізичний журнал; Том 44 № 2 (2022); 93-124 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256267/254984 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |