氦氣的基本概念

“helio”在希臘文中代表著太陽神，而當它與“-ium”這個后綴聯(lián)系在一起時，便成了國防軍工和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的稀有戰(zhàn)略性物資之一 氦氣（Helium）。常溫下，氦氣是一種極輕的無色、無臭、無味的單原子氣體。是所有氣體中最難液化的，是不能在標準大氣壓下固化的物質(zhì)。液化后溫度降至2.174K時，具有表面張力很小、導(dǎo)熱性很強、黏度極低等特殊性質(zhì)。利用液態(tài)氦可以得到接近絕對零度的低溫。

化學性能穩(wěn)定，進行低壓放電時顯深黃色。一般不生成化合物，在低壓放電管中受激發(fā)可形成He2+、HeH等離子及分子。一般狀態(tài)下很難和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在特定條件下和某些金屬可形成化合物。 [7] 液態(tài)氦在溫度下降至2.18K時，性質(zhì)會發(fā)生突變，黏度極小，成為一種超流體，能沿容器壁向上流動，熱傳導(dǎo)性為銅的800倍，成為導(dǎo)熱性能極佳的熱導(dǎo)體，其比熱容、表面張力、壓縮性都是反常的。這種異常的液體叫做液氦Ⅱ，正常的液態(tài)氦叫做液氦Ⅰ。

氦氣的制作方法

1、冷凝法：天然氣提氦在工業(yè)上采用冷凝法，該法工藝包括天然氣的預(yù)處理凈化、粗氦制取及氦的精制等工序，制得99.99%的純氦氣。

即：天然氣——凈化——粗氦——精制——氦氣

1. 空分法：一般采用分凝法，從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣,經(jīng)分離及純化，制得99.99%的純氦氣。

即：空氣——空分——粗氦、氦氣——純氦、氖氣——分離——純化——純氦氣

3、氫液化法：工業(yè)上采用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦，加氧催化除氫及氦的純化，制得99.99%的純氦氣。

即：原料氣——除氮——精餾——除氫——純化——氦氣

4、高純氦制法：將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化制得99.999%的高純氦氣。

氦氣可以在哪些領(lǐng)域應(yīng)用

氦氣在大氣中含量只約為百萬分之5.2，是一種稀有氣體，它的應(yīng)用可是極其廣泛的，在軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體等領(lǐng)域中，它都有著十分重要地位：

核磁共振：是常用的成像工具，而氦氣可以幫助它內(nèi)部的超導(dǎo)體原件保持在超低溫的狀態(tài)下，從而使它產(chǎn)生極強的磁場，用來達到檢查身體的作用。

條形掃碼器：在超市中，收銀員使用的掃碼器，其實也叫氦-氖激光器，其中的 氣體混合物大部分是氦氣，這樣氦原子可以被激發(fā)，并進一步與氖原子碰撞，達到掃碼效果，而且氦氣的使用也使能量消耗更低，效果也更好。

焊接：氦用作冶煉及焊接時的保護氣體，這在造船以及飛機、宇宙飛船、火箭和武器的制造等方面非常重要。

半導(dǎo)體芯片：氦氣在半導(dǎo)體芯片中可以實現(xiàn)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。

航天航空：同時氦氣有優(yōu)良的滲透性， 用于核反應(yīng)堆的冷卻，火箭和核反應(yīng)堆的一些管道及電子和電氣裝置等的檢漏。

我國氦氣儲能現(xiàn)狀

我國在寧夏鹽池縣開設(shè)了中國首座大型氦氣工廠，并投入使用。是國內(nèi)首個可以生產(chǎn)和運營氦氣的商業(yè)化設(shè)施。該項目采用中科富海研發(fā)的LNG-BOG低溫提氦裝置，從液化天然氣（LNG）閃蒸汽中提取出高純氦氣。

由于原料來自LNG工廠的廢料，成本與進口相比“很有競爭力”，可廣泛推廣以捍衛(wèi)國家氦氣戰(zhàn)略安全。美國是全球最大氦資源國，資源量占全球的40%。目前，我國所使用的大部分氦氣都來自于外國，主要是美國或是那些設(shè)備所有權(quán)歸屬于美國的國家。

氦氣在地球上極其稀有且不可再生，被譽為“氣體稀土”。氦氣因其具有低密度、低沸點和惰性等特質(zhì)，是航空航天、半導(dǎo)體、光纖和低溫超導(dǎo)等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵氣體，戰(zhàn)略地位極高。有參與該項目的科學家透露，以液氦這種形式為例，新建成工廠的年產(chǎn)量將達20噸。雖然這一數(shù)字和中國目前每年4300多噸的巨大用量還有相當大的差距，但該工廠的建造成本很低，估計在3000萬至5000萬人民幣之間。一旦中國建立數(shù)百個類似的設(shè)施項目，完全可以實現(xiàn)在氦氣上的“自力更生”。

風險提示

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