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高纯氦气稀缺原因以及应用领域

2020-09-28 10:05:01

      氦气,英文名为Helium,化学元素符号为He,是种无色无味、不可燃的气体。充满氦气的气球之所以能飘在空中,是因为氦气是除了氢气以外密度最小的气体,其密度远小于空气,空气的密度为1.29千克/立方米,而氦气的密度为0.1786千克/立方米。此外,氦气也是一种惰性气体,其化学性质不活泼,通常状态下不与其他元素或化合物结合,几乎没有固态或者液态化合物形态,所以氦一般都是以单质气体存在,直到1908年7月10日,荷兰物理学家昂尼斯才首次液化了氦气。

      氦气之所以稀缺,一方面是由于其用途非常广泛,另一方面是因为氦气无法通过人工制备获得,氦气在空气中的含量非常低,只有约0.000524%,从空气中提取氦气,成本可能比等体积的黄金还要贵,不具备工业提取价值。


高纯氦气稀缺原因以及应用领域


      我国氦气资源相当贫乏,矿物中氦气的含量很低,且提取难度大,成本高。目前工业提取的氦气,主要以含有氦的天然气作为原料,反复进行液化分馏,然后利用活性炭进行吸附提纯,最终得到纯氦。此外空分法和氢液化法也是常用的提取纯氦气的方法,这两种提取方法都能得到99.99%的纯氦气。目前,氦气主要通过高压钢瓶来实现存储和运输。

      由于化学性质不活泼,氦气还常被作为保护气使用。氦气在电弧温度条件下的惰性使其成为铝、不锈钢、铜和镁合金等高导热性材料焊接的理想气体,还可用作热处理过程中的淬火气体以及熔炉气体,提升零件耐性和质量。

      在航空航天领域,氦气被广泛应用于从飞机制造到飞行的整个过程;宇宙飞船太空飞行作业中,使用氦气净化氢气系统,地面和飞行流体系统将其用作增压剂。除此之外,氦气还用作气象和其他观测气球的升力源。


高纯氦气稀缺原因以及应用领域


      在汽车及运输设备领域,氦气应用于散热器、换热器、空调组件、燃料箱和变矩器等重要汽车部件的测试,以确保其符合质量规范。此外,氦气还可与氩气配合使用,越来越多地被用于安全气囊的充气操作。

      在电子制造领域,氦气在半导体、液晶面板和光纤线制造中起着重要作用,可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。


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