氦氣是一種無色無味的氣體,除了用於給氣球充氣外,它還可以是一種非常重要的戰略資源,對於高科技產業的發展至關重要。 氦氣在地球上非常稀缺,中國幾乎所有的氦氣需求都是進口的,而美國控制著世界上大部分的氦氣資源。 輕盈飄動的氦氣也成為美國想方設法堵住我們脖子的工具。
氦是元素週期表中的第二元素,也是第一種惰性氣體元素,其原子核中只有兩個質子和兩個中子,使其成為最簡單的穩定原子核之一。 氦氣的密度只有空氣的1 7,所以能使充氣球漂浮。 氦是銀河系中最豐富的元素之一,僅次於氫,佔銀河系質量的24%。 但在地球上,氦氣非常稀有,僅佔00005%,這是一種不可再生資源。
氦氣是一種神奇的氣體,是地殼中的許多放射性元素。 這些元素自然衰變,就像太陽中的核聚變一樣,產生氦。
然而,氦氣太輕了,地球的引力無法容納它,所以它飛到了太空。 因此,我們現在能看到的氦氣是受到一些地下儲氣層的保護。 這些儲層有的是天然氣,有的是煤層氣,它們都含有一點點氦氣。 但是,氦含量很低,只有百萬分之幾,如果要分離它,就需要使用一些先進的工業技術。
氦氣雖然稀缺,但在各種高科技領域發揮著重要作用,如超導、航空航天、高階加工等。 氦氣是超導實驗不可缺少的原材料,超導體的電流非常快,非常強,非常穩定。
它們可以產生超強磁場,就像一塊巨大的磁鐵。 這種磁場可以用於許多有用的事情,例如建造高速列車、高效發電或探索宇宙的奧秘。 超導體的優點是可以節省能源,增加穩定性,提高效能。
然而,將物質變成超導體並不容易。 它們需要極低的溫度,至少零下200攝氏度,而氦氣是人類可以製造的最低溫度物質,沸點只有零下26895度。 因此,超導器件中的導線必須浸泡在液氦中,以保持超導性。
即使是最先進的粒子對撞機中的超導導線也必須浸泡在液氦中,否則導線根本無法承受 120,000 安培。 氦氣是對撞機執行的最基本原材料。 氦氣在航空航天工業的高階裝置中發揮著重要作用,需要強大的動力和穩定性。
氦氣可以用作火箭發動機的推進劑,雖然氦氣極其穩定,但它不參與燃燒,這反過來又使氦氣可用,人們將氦氣加壓,加熱後以超高速注入燃燒室,成為增壓劑。
由於氦氣極其穩定,它不會與燃料和氧化劑發生化學反應,也不會影響燃燒效率。
而且,氦氣還可以用作火箭和衛星的冷卻劑,它可以迅速帶走熱量,用於冷卻火箭和衛星的各種部件,氦氣有多種用途,但它是一種不可再生資源,一旦用完,它就消失了。 而且,氦氣的需求之間存在很大的不平衡,這導致了氦氣的稀缺性和波動性。
氦氣儲量有限且分布不均。 根據美國地質調查局的資料,全球氦氣儲量約為14萬億立方英呎,其中40%為美國,28%為卡達,9%為阿爾及利亞,7%為俄羅斯,16%為其他國家。
我國氦氣儲量僅佔世界總量的2%,主要分布在新疆、內蒙古、山西等地的煤層氣田,地理條件和開發難度比較大。
氦氣提取技術複雜且成本高昂。 目前,世界主流的氦氣提取方法是從天然氣中分離出來,而這些技術需要大量的裝置、能源和人力投入,因此氦氣提取的成本非常高。 而且,並不是所有的天然氣田都適合氦氣提取,一般來說,只有氦氣含量超過03個天然氣田具有經濟價值,而這樣的天然氣田很少見,世界上只有幾十個。
而且,氦氣的開採也應與天然氣的開採相協調,不應影響天然氣的**和利用。 因此,氦氣的**非常有限。
雖然我們一直在尋找氦氣的替代品,但到目前為止還沒有找到合適的替代材料,而且由於氦氣獨特的物理和化學性質,根本沒有其他物質可以完全取代它的作用。 儘管有一些物質可以在某些方面替代氦氣,但它們都有自己的缺點和侷限性,因此替代效果並不理想,可能會帶來一些安全和環境問題。
根據國際氦氣協會的資料,世界上氦氣的年產量約為18億立方公尺,而全球氦氣年消耗量約為22億立方公尺,這就產生了4000萬立方公尺的缺口。
為了保證氦氣的安全,需要加強氦氣資源的勘探開發,提高氦氣提取技術水平,建立氦氣儲備、儲運體系,形成完整的氦氣產業鏈。 中國煤炭科學研究院的科學家成功攻克了這一難題,創造了世界上第一台具有完全自主智財權的含氦煤層氣提取高純氦氣裝置。
該裝置能夠將煤層氣中的氦氣淨化至99達到999%以上的水平,達到國際先進標準。 這一技術突破,不僅彰顯了我國在氦氣提取領域的領先地位,也為我國氦氣事業增添了新的一分。