氦气的基本概念

 

“helio”在希腊文中代表着太阳神，而当它与“-ium”这个后缀联系在一起时，便成了国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略性物资之一 氦气（Helium）。常温下，氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。是所有气体中最难液化的，是不能在标准大气压下固化的物质。液化后温度降至2.174K时，具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到接近绝对零度的低温。

化学性能稳定，进行低压放电时显深黄色。一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He2+、HeH等离子及分子。一般状态下很难和其他物质发生反应，在特定条件下和某些金属可形成化合物。 [7] 液态氦在温度下降至2.18K时，性质会发生突变，黏度极小，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，成为导热性能极佳的热导体，其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。这种异常的液体叫做液氦Ⅱ，正常的液态氦叫做液氦Ⅰ。

氦气的制作方法

 

1、冷凝法：天然气提氦在工业上采用冷凝法，该法工艺包括天然气的预处理净化、粗氦制取及氦的精制等工序，制得99.99%的纯氦气。

即：天然气——净化——粗氦——精制——氦气

1. 空分法：一般采用分凝法，从空气装置中提取粗氦、氖混合气,由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气,经分离及纯化，制得99.99%的纯氦气。

即：空气——空分——粗氦、氦气——纯氦、氖气——分离——纯化——纯氦气

3、氢液化法：工业上采用氢液化法从合成氨尾气中提氦。该法工艺是低温吸附清除氮、精馏得到粗氦，加氧催化除氢及氦的纯化，制得99.99%的纯氦气。

即：原料气——除氮——精馏——除氢——纯化——氦气

4、高纯氦制法：将99.99%的纯氦进一步用活性炭吸附纯化制得99.999%的高纯氦气。

氦气可以在哪些领域应用

氦气在大气中含量只约为百万分之5.2，是一种稀有气体，它的应用可是极其广泛的，在军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体等领域中，它都有着十分重要地位：

核磁共振：是常用的成像工具，而氦气可以帮助它内部的超导体原件保持在超低温的状态下，从而使它产生极强的磁场，用来达到检查身体的作用。

 

条形扫码器：在超市中，收银员使用的扫码器，其实也叫氦-氖激光器，其中的 气体混合物大部分是氦气，这样氦原子可以被激发，并进一步与氖原子碰撞，达到扫码效果，而且氦气的使用也使能量消耗更低，效果也更好。

焊接：氦用作冶炼及焊接时的保护气体，这在造船以及飞机、宇宙飞船、火箭和武器的制造等方面非常重要。

半导体芯片：氦气在半导体芯片中可以实现零部件的快速冷却，从而提高生产率，还能控制热传递速率，以改善生产效率并减少缺陷。

航天航空：同时氦气有优良的渗透性， 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。

我国氦气储能现状

我国在宁夏盐池县开设了中国首座大型氦气工厂，并投入使用。是国内首个可以生产和运营氦气的商业化设施。该项目采用中科富海研发的LNG-BOG低温提氦装置，从液化天然气（LNG）闪蒸汽中提取出高纯氦气。

由于原料来自LNG工厂的废料，成本与进口相比“很有竞争力”，可广泛推广以捍卫国家氦气战略安全。美国是全球最大氦资源国，资源量占全球的40%。目前，我国所使用的大部分氦气都来自于外国，主要是美国或是那些设备所有权归属于美国的国家。

氦气在地球上极其稀有且不可再生，被誉为“气体稀土”。氦气因其具有低密度、低沸点和惰性等特质，是航空航天、半导体、光纤和低温超导等领域不可或缺的关键气体，战略地位极高。有参与该项目的科学家透露，以液氦这种形式为例，新建成工厂的年产量将达20吨。虽然这一数字和中国目前每年4300多吨的巨大用量还有相当大的差距，但该工厂的建造成本很低，估计在3000万至5000万人民币之间。一旦中国建立数百个类似的设施项目，完全可以实现在氦气上的“自力更生”。

风险提示

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