天然氢气作为一种清洁能源将在未来的能源格局中占据重要位置，全球多个国家和地区已经在不同地质环境中开展了天然氢气勘探与研究工作。为讨论中国天然氢气勘探领域的发展方向，从氢系统的角度出发对中国天然氢气调查实践成果与成藏机理研究进行了分析，基于大地构造条件、地下水赋存特征、氢源岩类型与时空分布等对中国未来的天然氢气勘探潜力区进行了预测评价。结果表明：①中国多个沉积盆地均检测到氢气异常显示，最高浓度达99%，断裂带等其他地质环境中也发现了一定含量的氢气，这些氢气具有混合来源特征。②中国氢源岩类型多样，包括蛇绿岩、条带状铁建造（BIF）、玄武岩、花岗岩与铀矿等，且具有时空分布特征。盆地外的深大断裂可释放来自深部的氢气，盆地内的断层不仅沟通着氢源与储层，还可以形成构造圈闭。含氢储层包括页岩、砂岩、煤等多种岩性，孔渗特征差异较大。③通过综合评价氢源岩组合与地下水等条件，划分华北、东北、西北、华南及西南等五大区域，松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地及其周围存在天然氢气远景区，以西藏为代表的蛇绿岩型天然氢气具有勘探潜力。多时代、多类型氢源岩的复合叠加效应以及地下含水区是形成高含量天然氢气的重要地质条件基础，实际工作中需要额外考虑断裂与地层岩石特征对天然氢气赋存的影响。

氢气作为一种清洁能源，在全球能源转型中具有重要的作用。天然氢资源在地球上广泛存在，综合全球已发现的天然氢成因机理及分布规律，将天然氢的成因分为有机和无机两大类。有机成因包括微生物作用和有机质热解；无机成因包括地球早前形成、水—岩反应、前寒武系滞留氢气、辐射成因、断层活化和岩浆脱气等多种类型。系统地回顾和总结当前天然氢研究现状和富氢气藏的地质条件，中国天然氢资源的勘探前景广阔，具有良好的潜力。鉴于氢气活泼的化学性质和复杂成因的特性，天然氢的来源、运聚与成藏机理等方面的研究需要结合伴生的其他气体进行综合判断。

在全球努力解决气候危机和第三次能源结构转型的背景下，越来越多的国家正在战略性地制定节能减排计划，以减少石油和煤炭等化石燃料的生产。天然氢气作为一种绿色、低碳能源，具有高热值和无燃烧污染等特点，在全球范围内引起了重视。系统梳理了全球高含量天然氢气（体积分数大于10%）的成因机制、分布特征及富集机理，研究结果表明：①天然氢气的成因类型复杂多样，根据其反应机理可分为有机成因和无机成因两大类，有机质热解、地球深部脱气以及水岩反应是天然氢气生成的主要机制，而生物作用和水的辐射分解则在某些特定环境下对氢气的富集起到辅助作用；②全球高含量天然氢气的分布范围广泛，通过对比全球不同地质构造环境中氢气的形成及富集规律，发现在陆内裂谷系、前寒武系、板块碰撞带和俯冲带及其周缘位置中均可存在高含量的天然氢气气藏；③优质的氢源是氢气富集的基础，有利的运移、聚集和保存条件是氢气成藏的关键。借鉴传统油气成藏理论中的“源—运移—储层盖层”概念，提出了天然氢气的动态成藏模式，并探讨了地下天然氢气的形成演化过程和成藏保存机制。在深入分析天然氢气的成因机制和富集机理的基础上，指出了天然氢气的能源意义及未来发展趋势，以期为促进能源领域从高碳向低碳、无碳能源的转型提供参考。

烃源岩干酪根在热成熟演化过程中具有巨大的生氢潜力。目前干酪根热演化过程产氢特征不清，干酪根化学结构与孔隙结构对产氢能力的影响机制不明，水分对干酪根热解产氢的作用机理有待阐明。采用基于ReaxFF力场的反应分子动力学模拟方法，构建干燥和含水条件下干酪根单元结构与基质模型，开展未成熟干酪根升温热演化热解模拟，对比不同成熟度阶段干酪根热解生氢特征。结果表明：①热成熟演化过程中，低成熟干酪根热解产氢能力更强，氢气主要在其高温热解阶段产生；②脂肪族结构上氢原子脱落组合形成氢气是干酪根热演化产氢的主要模式；③水分通过氢源作用以及催化作用促进干酪根脂肪族结构热解产氢；④干酪根热演化产氢受化学结构和孔隙结构共同作用，化学结构影响大于孔隙结构影响。研究结果完善了干酪根热解产氢理论，可为天然氢藏勘探开发提供理论指导。

氢气作为一种零碳清洁能源资源，是替代化石燃料的理想选择。随着全球氢气需求的持续增长，天然氢气因其低碳和经济性的优势，正成为国际关注热点。柴达木盆地含有丰富的天然气资源，其独特的地质背景为氢气的形成提供了有利的地质条件，展现出良好的天然氢气资源潜力。通过对柴达木盆地阿尔金山前的天然气样品进行氢气含量和氢同位素分析，研究了该地区天然氢气的地球化学特征及成因机制。结果显示，东坪气田的氢气含量最高（最高值为3.349%），而牛东气田和尖北气田的氢气含量相对较低，最高值分别为0.008%和0.113%。样品的氢气同位素（δ²H）值在-722.5‰~-799.6‰之间，结合天然气组分的地球化学特征分析结果，表明研究区的天然氢气主要具有无机成因的特点。通过对伴生气体氦气的同位素分析，结合区域地质背景，推测该地区的天然氢气主要为水—岩反应产物，以及基底的花岗岩通过放射性衰变产生的氦气和氢气，这些气体在深部断裂带处富集。研究结果能够为柴达木盆地及其他相似地区的天然氢气勘探提供理论依据。

在全球能源低碳化转型背景下，氢气作为零碳能源载体作用显著，但其规模化储存依赖于地下储氢（UHS）技术。聚焦多孔介质内多机制耦合扩散理论、实验测试技术创新及跨尺度数值模拟方法，系统综述了地下储氢系统中氢气扩散机制研究进展。结果表明：氢气扩散呈现Fick扩散、Knudsen扩散与表面扩散的协同作用机制，其中纳米孔隙中Knudsen扩散贡献率达60%~85%，而表面扩散在有机质/黏土介质中会显著影响传质效率。岩石类型（如盐岩扩散系数为10⁻¹¹~10⁻⁹ m²/s，页岩为10⁻¹⁰~10⁻⁸ m²/s）、孔隙结构、温压条件（温度升高40 ℃可使扩散系数提升50%以上）及孔隙水（盐度增加5%可降低扩散系数12%~30%）是影响扩散行为的关键因素。现有实验方法（烃浓度法、解吸法）在高温高压（T >100 ℃， P >30 MPa）条件下数据离散度达2个数量级，数值模拟在多场耦合（热—流—化—力）及微生物作用建模方面仍存在局限性。未来需突破跨尺度模型开发、高温高压原位实验技术、多物理场耦合模拟及长期稳定性评估体系，推动标准化测试与智能化数字孪生平台建设，为地下储氢工程的安全性与效率优化提供理论支撑。