盐岩地层中的地下储氢(UHS)和压缩空气储能(CAES)需要极低渗透率和良好密封的孔隙系统以确保运行安全。本研究建立了综合性多尺度实验表征框架,用于评估盐岩的物理与化学封存能力。该框架整合了宏观气体渗透率测试、基于氮气吸附法的中微观孔隙表征、聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)和X射线计算机断层扫描(XCT)成像,以及X射线衍射(XRD)定量矿物学分析。结果表明,盐岩具有10⁻¹⁸ m²量级的超低气体渗透率,孔隙结构以微孔(<100 nm)为主,连通孔隙度极低(<5%)。输运机制分析显示,在盐穴储气典型操作压力范围(45-202 bar)内,气体流动主要处于滑移流动区。XRD分析揭示了复杂的矿物组成:石盐(27.6 wt%)为主要矿物相,伴有石英(19.8 wt%)、钙芒硝(13.6 wt%)和粘土矿物(11.3 wt%)等非石盐矿物。这些杂质矿物可与氢气发生反应,特别是在卤水环境中,此类反应可能形成新的渗流通道或扩大既有微裂隙,影响长期封存性能。基于研究结果,建议地下储氢选址应优先选择富石盐且杂质层最少的区域,在可行性评估中纳入多尺度孔隙结构表征,并建立长期化学监测系统,以同时降低物理泄漏风险和氢-矿物反应风险。该综合方法为开发未来清洁能源系统所需的安全地下储氢设施提供了科学依据。
11月27日
2025
11月29日
2025
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