A léggömböktől a repülőgép- és nukleáris mágneses rezonanciáig mindegyik elválaszthatatlan a létfontosságú gáztól a - héliumtól. Ez a ritka stratégiai anyag, az úgynevezett "aranygáz", nélkülözhetetlen szerepet játszik a magas - technológiai iparban. A kutatók sikeresen extraháltak magas - tisztaságú héliumot, amelynek tisztaságát 99,999% -os tisztaságú hélium - tartalmazza, amely koalbed -metánt tartalmaz. Ez az innovatív technológia új megoldást kínál a hélium erőforrások fenntartható kínálatához. Mivel a levegőben lévő hélium tartalma rendkívül alacsony, csak kb. Valójában a hélium mélyebben jelen van a földkéregben, de miután bányásznak, nehéz összegyűjteni, csakúgy, mint az égen lebegő hélium léggömbök, amelyeket nehéz nyomon követni. Ezért az emberek által jelenleg használt hélium főleg földgázból származik. Általában, ha a földgáz héliumkoncentrációja eléri a 0,05% -ot vagy 0,1% -ot, akkor az ipari felhasználási értéknek tekintik. Ugyanakkor még a hélium -extrahálás ilyen alacsony koncentrációja még mindig messze van az ipari igények kielégítésétől. Tang Pingping, a professor at the School of Chemistry of Nankai University, pointed out that helium, known by its chemical element symbol He, is a rare strategic material that plays an indispensable role in many fields such as military industry, petrochemicals, refrigeration, medical treatment, semiconductors, superconducting experiments and deep-sea diving. Ez a színtelen, szagtalan, alacsony - sűrűség és nem - A gyúlékony inert gáz egy kulcsfontosságú pozíciót foglal el a magas - technológiai ipar fejlesztésében. A hélium nélkül sok iparágnak nehéz lesz fenntartani működését.
Különösen érdemes megemlíteni, hogy a hélium létfontosságú szerepet játszik a szupravezető anyagok és a hűtés területén, az ultra - alacsony forráspontja miatt, mínusz 268,9 fok. Megtarthatja a szupravezető mágnesek mágneseit, ezáltal biztosítva, hogy a mágneses rezonancia berendezések pontosan képesek legyenek és segítsék a betegségek, például agydaganatok, stroke, gerincvelő -sérülések, májbetegségek és rák diagnosztizálását.
A csillagászok folyékony héliumot használnak az észlelési műszerek lehűtésére, amelyek hatékonyan csökkenthetik a termikus zaj interferenciáját, és így a távoli galaxisokból származó jeleket pontosabban kapják meg. Ezenkívül a hélium rendkívül magas kémiai stabilitással rendelkezik, és alig reagál semmilyen anyaggal, ami miatt védőgáz szerepet játszik az atomreaktorokban, gyorsítókban, lézerekben, valamint az olvasztási és hegesztési folyamatokban. Ugyanakkor a Hélium nélkülözhetetlen szerepet játszik a magas - végfelszerelések, űrhajók és léghajók légiközléletének tesztelésében. Könnyű, nem - mérgező, nem - vízben oldhatatlan, a héliumot az orvosi területen széles körben használják. Például hozzáadható az oxigénhez az asztma és a fulladás kezelésére, és segít megelőzni a "dekompressziós betegség" -et, amelyben a búvárok lebegnek. Ugyanakkor a hélium hígíthatja a tűzveszélyes érzéstelenítést, és még az Argon - héliumkés technológiájában is felhasználhatja a rák kezelésére.
Ezenkívül a hélium kiváló hővezető képességet is mutat, ami elengedhetetlen a félvezető chip alkatrészek gyártási folyamatában. Segíthet a gyors hővezetés elérésében, ezáltal javítva a termelés hatékonyságát és csökkenti a termékhibák arányát.
A mindennapi életben gyakran látunk vonalkód -szkennereket a szupermarketek pénztárán, amelyek hélium - neon lézereket használnak az áruk azonosításához. Nem csak, hogy a hélium - neon lézereket széles körben használják számos magas - technológiai eszközben, például mikroszkópokban, spektrométerekben és optikai lemezmeghajtókban.
Noha a hélium az univerzumban a második helyen áll, a Hélium a Földön nagyon ritka. Mivel a héliummolekulák nagyon könnyűek, a Föld gravitációja nem köti őket, tehát a hélium nagy része a Föld kialakulásának korai napjaiban elmenekült az univerzumba.
A Föld meglévő héliuma elsősorban a földkéreg radioaktív elemeinek természetes alfa -bomlásából származik. Az e folyamat által előállított hélium rendkívül ritka és nem - megújítható. A szakértők rámutatnak, hogy a globális héliumforrások csak 200 évig tarthatnak. A szűkösség két szempontból származik: az egyik az, hogy a héliumot széles körben használják, a másik pedig az, hogy nem lehet mesterségesen elkészíteni.
Érdemes megjegyezni, hogy Zhang Suojiang, a Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa kimutatta, hogy a héliumforrások eloszlása a világon rendkívül egyenetlen. Az Egyesült Államok az első helyen áll a világ összes tartalékának több mint 40% -ával, amelyet Katar, Algéria és Oroszország követ.
Jelenleg a héliumforrások fő fogyasztási területei a félvezető és az optikai száliparban vannak koncentrálódnak a magas - végfelszerelések gyártásában, és igényeik a hélium teljes keresletének 45% -át teszik ki. Ugyanakkor a hélium iránti kereslet az orvosi nukleáris mágneses rezonancia és a nagy tudományos mérnöki területeken szintén jelentős, a teljes kereslet kb. 20% -át teszi ki. Ezenkívül az űrmező, különös tekintettel az űrhajózási teszthelyre, szintén a hélium fontos fogyasztója, amely a teljes kereslet kb. 5% -át teszi ki.
Globális szinten a hélium erőforrások elsősorban a földgázból származó hélium -extrakcióból származnak. Az Egyesült Államok Geológiai Felmérésének adatai szerint a hélium globális termelése és kereslete ingadozó tendenciát mutatott 2013 és 2022 között. 2022 -re a globális héliumtermelés körülbelül 160 millió köbméter, míg a kereslet körülbelül 155 millió köbméter.
A "2023 - 2028 Kína hélium -ipari fejlesztési kilátások és befektetési kockázat -előrejelzési elemzésjelentő jelentés", amelyet a Kínai Ipari és Információs Technológiai Intézet kiadott, kiderült, hogy a hazai héliumipar piaci mérete 2022 -ben eléri a gyors növekedést, elérve a 3,895 milliárd juan -t, a-}}}}} év növekedési sebességével. 77,1%. Noha a hélium önprodukciója évről évre növekszik, még mindig messze van a piaci kereslet kielégítésétől.
A Soochow Securities kutatási jelentése szerint a héliumárak 2022 márciusa óta tovább emelkedtek. Különösen júniusban Oroszország olyan rendeletet adott ki, amely korlátozta az inert gázok exportját, és példátlan globális aggodalmakat váltott ki a héliumellátással kapcsolatban. Ennek eredményeként a hélium ára a kínai piacon 420-460 jüan/köbméterre emelkedett, ami meglepően 300%-kal növekszik.
De mégis, a Héliumkészlet a Földön gyorsan csökken. Annak érdekében, hogy megfeleljen ennek a kihívásnak, a kutatók aktívan keresnek megoldásokat.
A leggyakoribb válaszstratégia a pénzmegtakarítás. A tudósok 2014 -ben kifejlesztettek egy ipari hélium -újrahasznosítási rendszert, amely újrahasznosíthatja és megtisztítja a szennyező héliumot újrafelhasználás céljából. Jelenleg a rendszer megtisztíthatja a héliumot, csak 10% -ig több mint 99,5%.
A szupravezető mágnesek esetében a hélium egyik fő felhasználója a kutatók feltárják a használat csökkentésének módját is. A világ minden tájáról sok vállalat elkötelezett az áttörések mellett a szupravezető mágneses rezonancia -technológiában, beleértve a jól - ismert cégeket, mint például a Philips és a Siemens.
Műszaki szinten a nukleáris mágneses rezonancia képalkotó gépek, amelyeket általában a kórházakban alkalmaznak, folyékony hélium eszközöket fogadtak el a párolgás csökkentése érdekében, ezáltal csökkentve a folyékony hélium iránti igényt. Ezenkívül elindultak a Wandong Medical és a Xingaoyi szabad szupravezető mágneses rezonancia képalkotó rendszerei.
Ugyanakkor a nukleáris mágneses rezonancia képalkotó gépet a Nottingham Ningbo Egyetem, a Zhejiang tartomány és a Zhejiangi Egyetem Orvostudományi Iskolájának közösen fejlesztették ki. A szupravezető mágnese alacsony - költségeket és magas - biztonsági öveket használ a hűtőközeg folyékony héliumának cseréjéhez a közvetlen vezetőképességű hűtési technológia elérése érdekében.
Természetesen a nyílt forráskód is fontos módszer a héliumellátás és a kereslet közötti ellentmondások megoldására. Noha a hélium tartalma a Föld légkörében viszonylag kicsi, ha a hélium hiányos, az emberek továbbra is elválaszthatják a légkörtől a gáz forráspontjának különbségén keresztül. A bevált hélium -erőforrás -tartalékok között szerepel az Ordos -medence stb., De olyan kihívásokkal néznek szembe, mint például a földgáz alacsony héliumkoncentrációja, valamint az ipari kizsákmányolás és felhasználás nehézsége. Zhang Suojiang, a Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa elmondta, hogy ha hatékony és alacsony - költségkivonási technológia fejleszthető, akkor ez nagymértékben kielégíti az emberek hélium iránti igényét.
Más szavakkal: olyan országokban, mint Kína, nagy hélium iránti igény, különösen fontos a hatékony földgáz -hélium -extrakciós technológia fejlesztése, miközben védi a korlátozott hélium -erőforrásokat. Ez nem csak az ország hélium biztonságának biztosításában, hanem új megoldásokat is kínál a hélium erőforrások fenntartható kínálatához.
2020 júliusában a Peking Zhongke Fuhai Cryogenic Technology Co., Ltd. bejelentette, hogy a hélium sikeres extrahálása a földgázhulladékból, és fontos áttörést jelent az országom hélium -extrakciós területén. 2023 végére a kínai kutatók sikeresen nagy - tisztaságú héliumot extraháltak a széngázrétegekből, tovább elősegítve a hélium erőforrások fenntartható felhasználását.
A magas - tisztasági hélium előkészítésének problémájának megoldása érdekében a - koalbed metánt tartalmazó héliumból a kínai kutatók innovatív módon kifejlesztettek egy koalágy metán hélium -extrakciós folyamatot: "Nyomás lengő adszorpció + membrán elválasztás + finomítás és tisztítás". Ez a folyamat nemcsak a 99,9999%-nál nagyobb tisztaságú héliumot kivonja, hanem az extrahált koalbált metán is használható nyers gázként az energiatermeléshez, felismerve a koalbált metán és a hélium erőforrások kettős felhasználását.
A jövőben, a technológia folyamatos fejlődésével és előmozdításával, ezt a hatékony hélium -extrakciós folyamatot várhatóan alkalmazzák a hagyományos földgáz területén, ezáltal növelve a héliumforrások kínálatát az országomban, és erős erőforrás -garanciát biztosítva a kulcsfontosságú mezők fejlesztéséhez, mint például az alacsony- hőmérsékleti szuperkonduktivitás és a félvezető gyártás. Ugyanakkor a Héli Héliumforrások a tudósok számára is nagy figyelmet fordítottak. Noha a Hélium-3 folyamatos szivárgása a Föld belsejéből további nyomást gyakorolt a Föld hélium erőforrásaira, a Hélium magas koncentrációja a Holdon kétségtelenül potenciális alternatív forrásokat biztosít számunkra.
A tudósok spekulációja szerint a holdfelület átlagosan 20-200 héliumatomot tartalmaz köbcentiméterenként, ami sokkal magasabb, mint a föld légkörének héliumforrásai. Ezért a holdot a héliumforrások jövőbeni megszerzésének fontos potenciális helyének tekintik.
A tudósok részletes számításai után megállapították, hogy amikor a holdi talajt 80 fokra melegítik, kb. 1 tonna héliumot lehet kivonni minden 200 millió tonna holdi talajból. Ezzel szemben ugyanolyan mennyiségű földi talaj csak 10 kilogramm héliumot eredményezhet. Érdemes megemlíteni, hogy a Hélium-3 jelenlétét a Chang'e 5 által visszahozott holdi talajmintákban detektálták, amely ideális anyag az ellenőrzött nukleáris fúzióhoz. A tudósok kezdetben becslése szerint a Hélium-3 tartaléka meghaladhatja az 1 millió tonnát. A jövőre nézve a Hold képes lesz energiabázissá fejlődni, és erősen támogatja a Földet, hogy megszabaduljon a héliumhiány problémájától.
