地下儲(chǔ)氫（Underground Hydrogen Storage-UHS），即利用地下地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行大規(guī)模的氫能存儲(chǔ)。主要運(yùn)作機(jī)制（見圖1）：
通過(guò)可再生能源發(fā)電并制取氫氣；將氫氣注入鹽穴、枯竭油氣藏、含水層和襯砌的硬巖洞等地下地質(zhì)構(gòu)造中；實(shí)現(xiàn)氫能的儲(chǔ)存；有需要時(shí)可將氫氣從地下儲(chǔ)氫場(chǎng)所采出用于燃?xì)狻l(fā)電或其他用途。
地下儲(chǔ)氫具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，僅需較低開發(fā)成本即可實(shí)現(xiàn)氫氣的大規(guī)模存儲(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)氫能大容量長(zhǎng)期儲(chǔ)存的有效途徑。
基于不同技術(shù)路徑的地下儲(chǔ)氫實(shí)施方案
01鹽穴
鹽穴的存儲(chǔ)容量通常較小，但是可在一年時(shí)間內(nèi)多輪注入、采出，進(jìn)而發(fā)揮靈活的跨期調(diào)節(jié)作用。目前包括傳統(tǒng)儲(chǔ)氫鹽穴（見表1）、演示儲(chǔ)氫的鹽穴商業(yè)設(shè)施、現(xiàn)有或退役的天然氣儲(chǔ)存洞穴相鄰的儲(chǔ)氫的鹽洞穴，混合氫合物的天然氣儲(chǔ)存鹽穴（見表2）等。
表1傳統(tǒng)鹽穴項(xiàng)目
表2其他類型項(xiàng)目鹽穴
國(guó)內(nèi)關(guān)于地下鹽穴儲(chǔ)氫的研究還處于起步階段。在我國(guó)的江蘇金壇，擁有大規(guī)模的鹽層與鹽穴資源，重慶大學(xué)與巖土所合作進(jìn)行了相關(guān)研究，該研究結(jié)合以風(fēng)能為代表的可再生能源發(fā)電，將過(guò)剩電量進(jìn)行大規(guī)模存儲(chǔ)。通過(guò)對(duì)我國(guó)江蘇金壇地域的層狀鹽巖進(jìn)行研究，從地質(zhì)存儲(chǔ)性、穩(wěn)定性、巖洞致密性等方面對(duì)其作為UHS潛在選址的可行性進(jìn)行分析與評(píng)估，嘗試發(fā)展可再生能源發(fā)電與地下氫儲(chǔ)能耦合這一技術(shù)路徑。
以上例子證明了在鹽穴中儲(chǔ)存氫氣的可行性。然而，合適的鹽洞的可用性是有限的，鹽洞需要在許多領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)一步的研究，包括評(píng)估鹽穴的完整性。此外，受制于快速循環(huán)，電解產(chǎn)生的氫氣將需要更高的儲(chǔ)存靈活性，這使得鹽穴成為IEA目前所關(guān)注的主要方向。
02枯竭的天然氣藏
枯竭的天然氣儲(chǔ)層占世界天然氣總儲(chǔ)存容量的76%，氣田體積大于鹽穴，地理分布更廣。
項(xiàng)目：目前沒有商業(yè)設(shè)施可以在多孔巖石中儲(chǔ)存純氫。但是，存在氫氣占比超過(guò)百分之50的混合天然氣地下儲(chǔ)存項(xiàng)目，以下是相關(guān)的項(xiàng)目信息：
表3枯竭天然氣藏項(xiàng)目
此外，在愛爾蘭，Green Hydrogen Kinsale項(xiàng)目對(duì)枯竭氣田的儲(chǔ)氫潛力進(jìn)行了專有評(píng)估。在意大利，Snam進(jìn)行了一系列測(cè)試，確認(rèn)了在其枯竭的氣田中儲(chǔ)存氫氣的可能性，并評(píng)估了100%濃度氫氣儲(chǔ)存影響的測(cè)試。
然而，氫氣的儲(chǔ)存比天然氣更難，這是因?yàn)槠渚哂懈叩膲嚎s系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、較低的粘度和反應(yīng)性，所以在儲(chǔ)氫方面的運(yùn)用仍然具有挑戰(zhàn)。由于氣田的多孔性，枯竭的天然氣田不能提供大規(guī)模的短期靈活性，每年只能運(yùn)行數(shù)個(gè)周期。因此，它們可以在管理供求的季節(jié)性波動(dòng)和加強(qiáng)供應(yīng)安全方面發(fā)揮重要作用。
03含水層
含水層約占現(xiàn)有地下天然氣儲(chǔ)存能力的11%。含水層的地質(zhì)類似于枯竭的天然氣田。它們都是多孔沉積巖結(jié)構(gòu)，但含水層含有水而不是天然氣，并且必須覆蓋不可滲透的蓋層巖石將氣體保持在地下。含水層可以通過(guò)高壓下注入氣體轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氣，其中水和巖石覆蓋層都作為安全殼。
項(xiàng)目：沒有正在運(yùn)行的商業(yè)含水層儲(chǔ)存氫氣，且含水層中的純氫儲(chǔ)存尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試。但是有一些相類似的項(xiàng)目也值得列出，在20世紀(jì)70年代，在Lobodice（捷克共和國(guó)），Engelbostel和Ketzin（德國(guó)）和Beynes（法國(guó)），使用了鹽水含水層來(lái)儲(chǔ)存城鎮(zhèn)天然氣。RINGS（向存儲(chǔ)設(shè)施中注入新氣體的研究）項(xiàng)目正在分析向法國(guó)teréga含水層中注入的天然氣流中添加氫氣和生物甲烷的影響。
與枯竭氣田不同，枯竭氣田因最初充滿氣體而已知是緊密的，含水層并非四面都緊密，需要進(jìn)行廣泛的地質(zhì)調(diào)查以確定是否存在氣體逸出的隱患。含水層作為天然氣儲(chǔ)存的方案通常需要更多的緩沖氣體，在注入和抽取氣體方面同樣不具備靈活調(diào)節(jié)的作用。
04襯砌的硬巖洞
襯砌的硬巖洞用于儲(chǔ)存天然氣液體（丙烷，丁烷）和原油，此外，堅(jiān)硬的巖洞也可以用來(lái)儲(chǔ)存氫氣。以下是一些相關(guān)示范項(xiàng)目的信息：
