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世界氦短缺

出版时间:2019年11月8日
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作者/来源:灰狗色谱有限公司

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这一次我们不能怪英国脱欧!全世界都缺乏氦,氦的缺乏是一种自然现象。

氦形成于地表以下,由岩石中缓慢的放射性衰变形成。氦是一种无色、无味、无味、无毒的惰性单原子气体,是元素周期表中惰性气体族的第一个。在氢之后,氦的原子序数第二低,它的沸点是所有元素中最低的。

氦是一种不可再生的资源,这意味着一旦地球上的氦消失了,它就消失了。氦气的密度比空气小,所以当它脱离容器时,就会飘到太空中。氦气是在采矿过程中逃逸出来的,只有少数公司收集氦气,因为它是他们开采的石油、天然气和岩石的副产品。

多年来,美国一直是世界上最大的氦气生产国,占世界供应量的40%。阿尔及利亚排在第二位,第三位是卡塔尔。从天然气生产中回收的氦非常少。只有0.3%或更多被认为是必要的商业氦气提取。

在美国,可回收氦气的气田都位于彼此之间的相当短的距离内西南。这些油田位于美国科罗拉多州、堪萨斯州、俄克拉荷马州、德克萨斯州、犹他州和怀俄明州。根据最近的一份行业报告,世界上只有三家氦气制造商生产了全球75%的氦气。


氦的历史

1903年,美国堪萨斯州德克斯特首次开采氦,当时石油钻探作业产生了一种不会燃烧的气体间歇泉。堪萨斯州的地质学家带了一个样本到堪萨斯大学,在那里它被确认为氦。

在第一次世界大战期间,美国海军资助了三个氦气工厂,并将这种气体用于弹幕气球。这是一种大型气球,底部有电缆,可以在机场上空飞行,以阻止敌机飞过。

战后,美国于1923年建造了第一艘刚性氦气飞艇谢南多厄号。自1903年以来,氦气一直被世界视为任何政党的最大资产,因为它最常用来给派对气球充气。环境对放飞气球的强烈反对意味着世界上氦气的使用量有所减少,但我们仍然依赖于氦气在科学和医疗领域的重要用途。


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氦的科学用途

氦主要用于冷却核磁共振成像(MRI)扫描仪中的超导磁体。它还被用于制造集成电路的前身硅晶片,它还被用于光伏或太阳能电池,并用于深海潜水。它被用于航天工业,以保持卫星仪器的凉爽和清理火箭发动机。它还被用来冷却为阿波罗太空飞船提供动力的液氧和液氢。你也会在我们的日常电子产品中发现氦,作为一个我们已经如此上瘾的社会,以及液晶显示器,如电视屏幕。所以,不难理解世界上剩余的氦对我们有多重要。科学家警告说,我们只剩下10年的氦,我们需要回收更多的惰性气体,否则我们就用完了。储存氦气是一个昂贵的过程,而且世界上几乎没有能够储存氦气的储存设施。


美国国家氦储备。

1925年,美国国会通过了《1925年氦气法案》,该法案有两个目的:一是在德克萨斯州的阿马里洛建立国家氦气储备,二是禁止氦气出口。因为那项禁令,美国由于美国对氦气生产的垄断,像兴登堡号这样的飞艇被迫使用氢气作为升力气体。由于氢的高可燃性,这导致了1937年5月6日的兴登堡灾难。

1960年《氦气法案修正案》通过后,美国委托五家私营工厂从天然气中回收氦气,并将其储存在国家氦气储备中。在那里,天然气在地表被压缩,储存在地下3000多英尺的白云岩层中。一层厚厚的盐将气体固定在原位。

白云岩是地球上唯一能储存大量氦的地质构造之一。保护区附近的天然气田也特别富含氦气。

政府还在堪萨斯州的布什顿和德克萨斯州的阿马里洛之间修建了一条425英里(684公里)长的管道来输送天然气。

到1995年,国家氦气储备中储存了10亿立方米的氦气,而这个储备的债务高达14亿美元。这导致美国国会通过了1996年的氦私有化法案。该储备的任务是出售其供应,但《氦气私有化法案》规定的价格约为公开市场价格的一半,而不是让氦气市场来定价。这削弱了保护现有天然气供应的努力。去年,氦气的价格上涨了135%。

关于是否应该在气球中使用氦气,人们有不同的意见,因为它是浪费的,而且气球也被认为是危险的动物和野生动物,当它们回到地球。活动人士建议使用纸灯笼作为替代品,但这也会对我们的环境造成影响。

圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews)的化学荣誉退休教授戴维•科尔-汉密尔顿(David Cole-Hamilton)敦促人们不要在聚会上使用氦气球,因为核磁共振扫描仪和深海潜水都需要氦气,其中80%的氦气和20%的氧气混合在一起。他说:“如果你在生日派对上放氦气球,你可能会阻止别人做核磁共振扫描。我们从核磁共振扫描仪和大部分深海潜水中回收,但我们不会从气球中回收。在这两种应用中,它都是回收的,但氦很轻,所以如果它进入大气,它可以逃逸。如果我们回收利用,我认为我们会很好,但如果我们逐渐把更多的气球放飞到大气中,那么时间尺度将会缩短。”

有一些好消息要分享,来自英国杜伦大学和牛津大学的研究人员在东非坦桑尼亚大裂谷发现了一个新的氦气田。据估计,它的体积约为540亿立方英尺,足以装满120多万台核磁共振扫描仪和许多派对气球。
20世纪90年代中期,阿尔及利亚阿尔泽的一家新氦气工厂生产了1700万立方米(6亿立方英尺)的氦气,足以满足整个欧洲的需求。在2004年至2006年期间,卡塔尔的拉斯拉法姆和阿尔及利亚的斯基科达建成了氦气厂。

但是警告一句,地球上的氦并不是无限的,我们都应该尊重这一事实,并仔细考虑如何使用这种宝贵的资源。

作者-苏珊·马西,灰狗色谱公司的市场总监


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