什么气体如此神奇?第一个在地球外发现,美国很多,而我国却很少

在这个神奇的自然界中,有一种神奇的气体,它有着许多令人惊叹的头衔:

1、它是第一个在地球以外的宇宙空间中发现的元素;

2、它是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;

3、它是唯一不能在标准大气压下固化的物质;

4、它是最难液化的一种气体,同时也是液化温度最低的气体;

5、它是除了氢以外密度最小的气体;

6、它把人们引到一个新的领域——超低温世界;

没错,它就是氦气。

1868年,法国天 学家在观察日全食时,意外发现了一种全新的元素,氦;1895年,莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯合作,首次在地球发现了氦气。

氦元素性质

空气中氦的含量十分低,只有5.2万分之一;在自然界中主要存在于天然气中,最高可以含有7%,美国的天然气中氦大约有1%;我国氦气资源相当贫乏,含量很低,提取难度大,成本高。

氦在通常情况下为无色、无味的气体;熔点-272.2℃(25个大气压),沸点-268.9℃;密度0.1785克/升,临界温度-267.8℃,临界压力2.26大气压;水中溶解度8.61厘米3/千克水。

氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍,所以吸入氦气的人说话的声音会变高频率。这个有趣的现像,使得吸入氦气的人说话尖声细气,就好像早期的卡通人物一样。

氦气在4.2K时液化,温度下降至2.18K时,性质发生突变,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,并变成超导体。

氦气广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导研究、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。

通电发光后的氦气

液氦冷却的核磁共振成像

氦气制冷机

正因为氦气应用广泛,而我国又十分稀缺,因此氦气的制备,回收,纯化,液化等就显得十分重要。

氦气制备一般用冷凝法,空分法,氢液化法等三种方法,从天然气或者空分装置中制得99.99%的纯氦气。若要获得更高纯度的,需要用专业的纯化器进行提纯。

据笔者所知,目前国内技术最成熟,质量最可靠,操作最方便的氦气纯化液化设备,只有鹏力超低温利用GM制冷机作为冷源,研发的一系列氦气纯化、液化装置。

液化率20L/D的单冷头氦液化器

氦纯化、液化装置

经过回收纯化的氦气,一般可以达到以下四种纯度:

工业氦气,纯度≥99%;

纯氦气,纯度≥99.99;

高纯氦气,纯度>99.999%;

超纯氦气,纯度>99.9999%。

 

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