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全球氦氣供應不足,影響領(lǐng)域眾多且難找替代物

來(lái)源:鄭州天順食品添加劑有限公司 發(fā)布時(shí)間:2022-09-06 14:44:44 關(guān)注: 0 次
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據新華社報道,受到全球氦氣供應不足、氣體提價(jià)等因素影響,日本東京迪士尼最近數周,已停止出售氦氣球。迪士尼氣球限售,掀開(kāi)了氦氣供應不足的冰山一角。盡管氦是宇宙中儲量第二豐富的元素,但是氦氣在地球的含量極少。有專(zhuān)家分析,氦氣資源可能只夠持續使用200年。

氦氣短缺,人們要面對的不僅僅是新年慶典、生日派對里缺少幾個(gè)氣球那么簡(jiǎn)單,作為開(kāi)采天然氣時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品,氦氣被廣泛應用于深海潛水、低溫技術(shù)、火箭燃料,以及光纖與半導體等高科技領(lǐng)域。

沒(méi)有氦氣,測量氣象的探空氣球、宇宙飛船都可能無(wú)法升空,更重要的是,與人們生活息息相關(guān)的安全氣囊、核磁共振都少不了這種氣體。

如今氣體市場(chǎng)上都知道氦氣很好賣(mài),有好多網(wǎng)友都在問(wèn)氦氣怎么制造。紐瑞德氣體小編得說(shuō)說(shuō)其實(shí)氦氣工業(yè)上是無(wú)法制造的,只能進(jìn)行氦氣提純。物理實(shí)驗中可以靠原子衰變獲取,但只有極微量。

理論上可以從空氣中分離抽取,但由于空氣中氦氣含量過(guò)于稀薄,工業(yè)上從含氦氣量約為0.5%的天然氣中分離、精制提純得到氦氣。如果可以通過(guò)工業(yè)上制造氦氣的話(huà),那國內也不會(huì )出現氦氣供應市場(chǎng)短缺,氦氣價(jià)格不穩的局面。

氦氣提純是一項國際前沿研究領(lǐng)域,采用的方法有低溫冷凝、膜分離、變壓吸附、化學(xué)吸附等方法。

目前在低溫研究的基礎上,突破低溫冷凝分離法的研究技術(shù)瓶頸,開(kāi)發(fā)工業(yè)氦氣膜分離提純技術(shù)和設備,與國際巨頭在氦氣提純技術(shù)和設備方面展開(kāi)競爭,并積極研究膜分離+低溫分離的復合氦氣分離方法,結合膜分離高效性和低溫分離高回收率和高純度的特點(diǎn),將氦氣首先經(jīng)過(guò)膜分離技術(shù)進(jìn)行粗提純,然后采用低溫分離技術(shù)進(jìn)行精提純,滿(mǎn)足工業(yè)領(lǐng)域節能與高純的多重需要。

密度很小且稀有,無(wú)法人工制備

氦氣,英文名為Helium,化學(xué)元素符號為He,是種無(wú)色無(wú)味、不可燃的氣體。充滿(mǎn)氦氣的氣球之所以能飄在空中,是因為氦氣是除了氫氣以外密度最小的氣體,其密度遠小于空氣,空氣的密度為1.29千克/立方米,而氦氣的密度為0.1786千克/立方米。

此外,氦氣也是一種惰性氣體,其化學(xué)性質(zhì)不活潑,通常狀態(tài)下不與其他元素或化合物結合,幾乎沒(méi)有固態(tài)或者液態(tài)化合物形態(tài),所以氦一般都是以單質(zhì)氣體存在,直到1908年7月10日,荷蘭物理學(xué)家昂尼斯才首次液化了氦氣。

“目前,氦氣是國防軍工和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的稀有戰略性物資之一?!蹦祥_(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授湯平平介紹說(shuō)。

氦氣之所以稀缺,一方面是由于其用途非常廣泛,另一方面是因為氦氣無(wú)法通過(guò)人工制備獲得,氦氣在空氣中的含量非常低,只有約0.000524%,從空氣中提取氦氣,成本可能比等體積的黃金還要貴,不具備工業(yè)提取價(jià)值。

湯平平表示,我國氦氣資源相當貧乏,礦物中氦氣的含量很低,且提取難度大,成本高。目前工業(yè)提取的氦氣,主要以含有氦的天然氣作為原料,反復進(jìn)行液化分餾,然后利用活性炭進(jìn)行吸附提純,最終得到純氦。

此外空分法和氫液化法也是常用的提取純氦氣的方法,這兩種提取方法都能得到99.99%的純氦氣。目前,氦主要通過(guò)高壓鋼瓶來(lái)實(shí)現存儲和運輸。

不活潑、低沸點(diǎn),廣泛應用于軍工、石化、醫療等領(lǐng)域

“由于具有低密度、化學(xué)性質(zhì)不活潑、液氦零下268.9攝氏度的低沸點(diǎn)等物理性質(zhì),氦氣被廣泛應用于軍工、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實(shí)驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等領(lǐng)域?!睖狡秸f(shuō)。

  • 在醫療領(lǐng)域,作為磁共振和核磁共振超導磁體的理想冷凍氣體,氦氣可實(shí)現零下232攝氏度的深冷溫度,可有效獲取內臟器官和組織的高分辨率圖像;氦氖激光中的氣體介質(zhì)由氖氣和高純氦氣組成,可以用來(lái)進(jìn)行外科手術(shù)治療弱視,也能用來(lái)活化血管進(jìn)行保健。
  • 由于化學(xué)性質(zhì)不活潑,氦氣還常被作為保護氣使用。氦氣在電弧溫度條件下的惰性使其成為鋁、不銹鋼、銅和鎂合金等高導熱性材料焊接的理想氣體,還可用作熱處理過(guò)程中的淬火氣體以及熔爐氣體,提升零件耐性和質(zhì)量。
  • 在航空航天領(lǐng)域,氦氣被廣泛應用于從飛機制造到飛行的整個(gè)過(guò)程;宇宙飛船太空飛行作業(yè)中,使用氦氣凈化氫氣系統,地面和飛行流體系統將其用作增壓劑;除此之外,氦氣還用作氣象和其他觀(guān)測氣球的升力源。
  • 在汽車(chē)及運輸設備領(lǐng)域,氦氣應用于散熱器、換熱器、空調組件、燃料箱和變矩器等重要汽車(chē)部件的測試,以確保其符合質(zhì)量規范。此外,氦氣還可與氬氣配合使用,越來(lái)越多地被用于安全氣囊的充氣操作。
  • 在電子制造領(lǐng)域,氦氣在半導體、液晶面板和光纖線(xiàn)制造中起著(zhù)重要作用,可實(shí)現零部件的快速冷卻,從而提高生產(chǎn)率,還能控制熱傳遞速率,以改善生產(chǎn)效率并減少缺陷。

氦氣短缺影響科研活動(dòng),替代物難找

在科研領(lǐng)域,氦氣更是不可或缺?!昂庠诳蒲兄械囊淮笥猛驹谟谥圃斓蜏丨h(huán)境,液氦的低沸點(diǎn),可用于超低溫冷卻。沒(méi)有了氦氣,低溫物理可能會(huì )成為人類(lèi)研究的禁區?!睖狡秸f(shuō)。

超低溫冷卻技術(shù)在超導技術(shù)等研究領(lǐng)域有較廣泛的應用,超導材料需要在低溫(100開(kāi)爾文左右)中才能表現出超導特性,大多數情況下只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現這樣的極低溫,因此科研中常用的核磁共振分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫。

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