提到新能源，大家首先想到的可能會是核能、風(fēng)能等等。但其實(shí)，在深不可測的海底中，還有一種潛力巨大的能源，那就是可燃冰。
什么是可燃冰呢?可燃冰的學(xué)名是天然氣水合物，其主要成分是甲烷和水。在深海的低溫高壓環(huán)境下，甲烷被水分子形成的“籠子”鎖住，就形成了一種固態(tài)的晶體物質(zhì)。它的外觀幾乎和冰塊一模一樣，潔白、半透明、十分堅硬。但與冰塊截然不同的是，它只要遇火就能被點(diǎn)燃。簡單來說，可燃冰就是被“凍住“的天然氣，是一種具有巨大潛力的清潔能源。
可燃冰之所以有如此巨大的潛力，核心在于它擁有三大無可替代的優(yōu)勢，每一個都足以讓人驚嘆。
作為一種新型能源，可燃冰的儲量直接刷新了我們的認(rèn)知。據(jù)權(quán)威估算，全球可燃冰中蘊(yùn)含的有機(jī)碳總量，相當(dāng)于目前已探明的煤、石油、天然氣三者總和的兩倍!單看我國，僅南海海域已探明的可燃冰儲量，就足夠全國人民穩(wěn)定使用上百年。這意味著，只要能順利開采，它就能在很長一段時間內(nèi)，緩解我們對傳統(tǒng)化石能源的依賴。
除了儲量足，可燃冰的能量效率也堪稱頂級。同等體積下，可燃冰燃燒釋放的能量，是傳統(tǒng)煤炭的10倍，更是常規(guī)天然氣的數(shù)倍之多。
在環(huán)保理念深入人心的當(dāng)下，可燃冰的清潔性更是它的“加分項”。與煤炭、石油不同，可燃冰燃燒后幾乎只產(chǎn)生二氧化碳和水，不會釋放硫氧化物、氮氧化物等有害污染物，也不會產(chǎn)生粉塵。
可燃冰主要藏在深海海底與陸地永久凍土帶，其中絕大部分分布在海洋中，尤其是大陸斜坡500m以下的海底沉積物里。在我國，主要的可燃冰資源就集中在南海海域。
由于可燃冰的本質(zhì)是“被凍住的天然氣”，所以它并不能像煤或石油那樣直接開采，而必須得先分解成氣體才能收集。目前主流的開采方式有以下三種：
第一種是降壓法，主要通過降低海底壓力，從而讓可燃冰自動分解。這是目前最成熟、最穩(wěn)定的技術(shù)，也是我國在南海試采時使用的主力技術(shù)。
【降壓法(圖片來源：中國地質(zhì)調(diào)查局)】
第二種是加熱法，通過往地層中注入熱水或蒸汽來提高溫度，讓可燃冰融化分解。
【加熱法(圖片來源：中國地質(zhì)調(diào)查局)】
第三種是二氧化碳置換法，把二氧化碳注入可燃冰層，由于它比甲烷更易與水分子結(jié)合，于是原本被鎖在冰里的甲烷就會被“擠”出來，變成可以收集的天然氣。這也是目前最環(huán)保的方法。
【二氧化碳置換法(圖片來源：中國地質(zhì)調(diào)查網(wǎng))】
雖然方法看起來眾多，但是可燃冰大多藏在深海海底，那里的環(huán)境極其惡劣——高壓、低溫、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，稍有不慎就可能引發(fā)意外。，要做到穩(wěn)定采取氣體依然是世界級技術(shù)難題。這也使得可燃冰的開采成本遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣，甚至是其他傳統(tǒng)能源。對于企業(yè)來說，高成本意味著低收益，這也成為制約它商業(yè)化的重要因素。
同時，作為一種全新的能源類型，可燃冰相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境評價體系、開采規(guī)范等，都還處于探索和完善階段。沒有成熟的標(biāo)準(zhǔn)作為支撐，商業(yè)化推廣就缺乏依據(jù)，也難以實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、規(guī)模化發(fā)展。
雖然困難重重，但我國一直在積極進(jìn)行可燃冰研究工作，已經(jīng)在南海多次實(shí)現(xiàn)安全試采，走在了世界前列。
我國從1999年開始進(jìn)行可燃冰調(diào)查工作，經(jīng)過近20年的發(fā)展，在南海和青藏高原都發(fā)現(xiàn)了可燃冰的存在。
2007年，我國首次在南海北部進(jìn)行可燃冰鉆探，取得了可燃冰實(shí)物樣品，成為繼美國、日本、印度之后第4個通過國家級研發(fā)計劃采到可燃冰實(shí)物樣品的國家。 2008年在青藏高原永久凍土帶中發(fā)現(xiàn)了可燃冰。
【我國陸域可燃冰鉆探現(xiàn)場(圖片來源于搜狐新聞)】
【我國祁連山凍土帶鉆獲的可燃冰(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))】
【我國海域可燃冰探測船(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))】
【我國南海海域發(fā)現(xiàn)的可燃冰(圖片來源于廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局)】
可燃冰開采，拼的不只是地質(zhì)認(rèn)識，更是裝備實(shí)力。在1500米深海作業(yè)，需要的是什么?是能承受巨大水壓的機(jī)器人，是能鉆透海底巖層的鉆探船，是一整套國產(chǎn)化的技術(shù)裝備體系。
“海馬”號深海遙控潛水器(ROV)應(yīng)運(yùn)而生。作為國家863計劃的標(biāo)志性成果，它實(shí)現(xiàn)了我國在大深度無人遙控潛水器領(lǐng)域“零的突破”。至今，“海馬”號已成功執(zhí)行700多次科考下潛任務(wù)，是當(dāng)之無愧的“深海勞模”。
2021年，國產(chǎn)自主天然氣水合物鉆探和測井技術(shù)裝備完成海試。中國成為全球第三個自主掌握該項技術(shù)的國家。我國實(shí)現(xiàn)了從鉆探船到測井儀，從取芯器到分析設(shè)備的全部國產(chǎn)化。
2025年10月，位于廣州南沙的天然氣水合物勘察開發(fā)國家工程研究中心全面建成。這是我國海洋能源領(lǐng)域首個國家工程研究中心，標(biāo)志著我國可燃冰研發(fā)進(jìn)入了“國家隊”協(xié)同攻關(guān)的新階段。
也是在這一年，完全由我國自主設(shè)計建造的“夢想”號大洋鉆探船入列，它具備全球海域11000米的鉆探能力，可以把鉆桿伸到地球最深的海溝。
可燃冰資源在未來的能源領(lǐng)域至關(guān)重要。相信中國在未來一定能攻克一個又一個技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)可燃冰的安全低成本開采，讓這一清潔能源走進(jìn)千家萬戶，為世界能源領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)。
本文作者：廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院2025級本科生林志昊、陳言、牛孟。
本文由海洋負(fù)排放(ONCE)國際大科學(xué)計劃、廈門大學(xué)碳中和創(chuàng)新研究中心支持。
責(zé)編：微科普