氢气是一种清洁燃料，燃烧时几乎不产生二氧化碳，被视为减少对化石燃料依赖、应对气候变化的重要选项。然而，氢气本身的储存和运输难度较大，通常需要高压储罐或深冷低温设备，成本高、技术要求严苛，也限制了其大规模应用。

一种被认为前景良好的替代方式，是将氢气“装载”到碳基分子中，形成所谓的液态有机氢载体（LOHCs）。与直接储存氢气相比，这类载体更安全、更易操作。来自KAUST的研究团队表明，特定类型的LOHCs不仅可以在枯竭油田中稳定储存氢气，还能在这一过程中帮助采出油藏中剩余的原油。相关成果已发表在期刊《Fuel》上。

研究负责人 Hussein Hoteit 指出，这些优势使 LOHC 技术成为传统高压或低温氢气储存方式的有力替代方案。

LOHC 系统的基本原理，是利用催化剂将氢气与液态有机分子发生可逆化学反应，生成含氢液体。该液体可以像常规燃料一样被储存和运输；在需要使用时，再通过第二步催化反应释放氢气，同时再生原始载体分子，实现循环利用。

关键在于，LOHCs 可以直接利用现有的石化基础设施，例如管道、油轮以及大型储罐等。团队成员 Zeeshan Tariq 表示，这显著降低了为氢气单独建设新基础设施的成本和复杂度，而后者一直是制约氢能大规模应用的主要障碍之一。

在这项研究中，团队对两种不同的 LOHC 体系在枯竭砂岩油藏中的表现进行了数值模拟。油藏深度约为 2200 米，这一深度与沙特阿拉伯典型油田相当。模拟中综合考虑了 LOHC 分子的黏度、化学稳定性以及氢气储存容量等多种参数。

在第一种方案中，氢气在地面与甲苯反应生成甲基环己烷。这一对分子稳定性好、来源广泛，且已在地面 LOHC 设施中得到应用。甲苯的氢气储存质量分数约为 6.2%，而甲基环己烷黏度较低，有利于在地下油藏中流动。

模拟设定为：将甲基环己烷向油藏注入 5 个月，随后静置 2 个月，再抽取 5 个月，构成一个为期一年的完整循环，并连续重复 15 次。计算结果显示，每个循环结束后，大约有四分之三的甲基环己烷可以被回收。同时，在整个模拟过程中，油藏中超过一半的残余原油被额外采出。研究人员估算，这部分额外原油带来的收益足以抵消储存成本，整个项目的净价值可比投入高出约 7000 万美元。

第二种 LOHC 体系在单个分子上可储存更多氢气，但其黏度更高，导致注入和采出时流动阻力明显增大，整体性能不如第一种体系理想。

研究团队也注意到，额外开采出的原油在后续使用中会产生二氧化碳排放。不过，与大规模使用氢气带来的减排效益相比，这部分排放相对较小。Hoteit 强调，基于载体的储氢方式并不会削弱气候目标，反而有助于在不大幅增加成本的前提下，利用现有油气资产实现氢气储存的规模化部署，支持向低碳能源系统逐步且经济可行地过渡。

下一步，团队计划将研究扩展到多井油藏场景，在同一枯竭油田中同时运行多口注入井和生产井，以更接近实际工业应用条件。