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氦气提纯获得技术突破 为“气体黄金”扩充发展前景

2022年11月26日 16:24:52来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】氦气,一种无色、无味、化学性质不活泼的气体,大多数人对于氦气的认知源自氦气球,作为氢气球的替代品,氦气球更加安全。但事实上,氦气本身是一种重要的气体资源,被众多研究者称之为“气体黄金”。而氦气提纯也被认为是一项重要的技术,被业界持续关注。
 
  就在近日,由中化西南化工研究院设计院有限公司与中国石油化工股份有限公司联合研发的首个氦气提纯项目开车成功,氦气纯度稳定在99.9999%,更重要的是,该技术的核心模块低温精制单元是中化西南化工研究院设计院有限公司全套自我研发的技术(参考资料来源:科技日报),因此该项目也可以认为是我国在提纯氦气技术上的一个重要突破。此外,该成果也为后续氦气的发展提供了重要的技术支持。
 
  那么为什么氦气被称作“气体黄金”呢?这点和氦气的供需关系有密切联系。除了一开始我们提到的氦气球,氦气球还被广泛应用于科研、工业等领域。像是“充当火箭液体燃料的压送剂和增压剂”“作为冶炼及焊接时的保护气体”“用于核反应堆的冷却,火箭和核反应堆的一些管道及电子和电气装置等的检漏”“液化后用于制造超导设备”“与氧气混合后用于潜水供氧”等。因此,目前在世界范围内,氦气都是和高科技产业发展有着密切联系,并且需求量很大的战略性物资。
 
  但与之相对的是,氦气在我们活动圈的储备量。尽管,氦是仅次于氢元素的宇宙中含量第二的元素,但是在地球的空气中,氦气的占比仅仅只有约0.000524%,并且这部分氦气还很难被提出出来。并且即便提取出来了,其中消耗的成本也不可预期,研究表明,从空气中提取氦气的成本比从矿石中提炼黄金的成本还要高。这也是为什么工业制氦采用的是“天然气”这一原材料。然而天然气是一种不可再生资源,因此,可供使用的氦气的总储备量其实很少。有专家分析,氦气资源可能只能够持续使用200年。事实上,此前国外就已经出现过因为氦气供应不足导致相关产业被迫停工的情况。
 
  而我国的情况则更糟。我国天然氦气储备量仅占全球的2%左右,并且氦气勘测进展很慢、勘测效率也很低,这也直接导致了我国95%的氦气要靠进口。换言之,对于我国而言,如果不能解决氦气的供给难题,那么无论是大众生活还是科研发展,都或多或少的会受到影响。
 
  那么如何解决这个问题呢?竟然储量问题不是我们能够决定的,那就从提纯和回收着手突破。我国氦气匮乏,很大一部分原因出在工业技术上。直到2020年我国在宁夏盐池建设了首座大型氦气制造厂的年产氦量也才20吨左右,而哪一年我国的氦气需求量却达到了4000多吨。这足以说明我们在氮气制造技术上存在的缺陷。但是近几年,包括最近实现的低温精制技术提纯在内,我国陆续诞生了多项和氦气有关的技术,氦气提纯率高的同时,回收率更提升至95%以上,这为后续我国真正实现氦气的自主供应提供了重要基础。接下来我们要做的是加快资源勘测效率,同时继续精进技术,最终实现氦气的自给自足。
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