我国作为一个地大物博、幅员辽阔的国家,自然拥有了丰富的自然资源,比如铁矿、金矿、稀土矿、石油等等。然而,我国也并非是囊括万物、包罗万象地“上帝亲吻”之地,我国也有部分资源稀缺的困境,这个困境就是氦气的稀缺。
氦气气球
氦气,大多数人的第一印象就是氦气球,因此许多人会想:这东西不是随处都可见吗,怎么会少呢?但事实上,我国确实是极度缺乏氦气,每年都要花很多外汇从美国进口,可以说被山姆叔叔卡住了发展的口子。为什么,我国的氦气要靠外国进口?
什么是氦气
在我们生活的地球上,需要呼吸新鲜空气,但是空气中并不全是氧气,还有氢气、氦气等气体。大多数人都会问除了氧气,那些气体都是什么?有什么用?其实在我们的身边就有它们的存在,比如说随处可见的气球就是利用氢气或者氦气才能飘在天空中,并且只有这两种气体才能完成任务,因为它们是唯二的比空气更轻的气体。
空气成分
不过,由于氢气过于活泼,容易与氧气反应发生爆炸事故,目前已经全面禁止用氢气来灌装气球。大多气球都使用氦气,因为氦气属于稀有气体,十分不活泼,几乎不与物质发生反应,因此是最安全的气球填充气体。但是这种气体数量有限,因为它和石油一样都属于不可再生资源。为什么随处可见的气体竟成了不可再生资源?
氢气球爆炸试验
氦气,是一种无色无味的稀有气体,是宇宙中第二轻且含量第二高的元素,在宇宙中约占24%。但是这种占宇宙质量大约四分之一的元素,却直到19世纪末才被人们发现。19世纪中期,法国天 学家皮埃尔·让森在一次日全食的观测中,在太阳光谱上无意发现了一条未知的光谱线,起初人们认为这是钠的光谱。但是随着进一步的发现,科学家认为只是一个未知的元素,英国科学家根据它金黄的颜色,用希腊语中的“太阳”(Helium)为之命名。
氦原子
到19世纪末期,科学家在岩浆中第一次发现了氦元素,随后成功证实这是一种崭新的气体元素而非是金属元素,从此人们对氦气产生了无限的好奇。20世纪初期,人们第一次在地球上发现了氦气矿藏,这个地点就在美国的堪萨斯州的一个小镇上,也是这个发现奠定了美国氦气“龙头”的位置。
氦气的储量
氦气,虽然在宇宙中储量巨大,但是在地球上的含量却十分之少,在大气层中的氦气含量只有1/52000,根本不具有提取的空间,而地壳中的氦气也不多,大多储存在天然气中。从全球范围来看,氦气资源分布十分不均匀,几乎一半的氦气都在美洲大陆,或者说美国领土中,而剩下的一半大都由卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯以及加拿大占据,我国的氦气资源仅占全世界的2%左右,是个典型的贫氦国家。
氦气资源
但是氦气因为其性质稳定、沸点低、质量轻、导热性强、不易溶于水等等优点,有着广泛的用途。除了用作飞艇、气球的填充气体以及灯管的保护气以外,还可以用作潜水、航天或者医疗的呼吸气。因为氦气的分子尺寸较小,可以用作色谱的分析、检漏。氦因为拥有较高的比热容以及导热性能,因此在光纤冷却生产中做气态冷却介质。在低温超导领域,因为氦的沸点足够低因此是制造超导材料的必需原料。此外,氦还能用作原子反应堆和火箭的增压补气或者清洗剂。
罐装氦气
总的来说,氦的应用包括航天、国防、科研、医疗等等尖端科技领域,地位堪比石油,因此氦气的重要性不以言表。但是氦气不仅含量十分稀少且保存也十分困难。因为氦的重量比空气轻,因此只要氦气从地壳中被地震震出来,就会从地球上逃出去,逃逸到太空中,因此地球上的氦气含量越来越少。其次,氦气本身的性质决定了,非常难固化或者液化,大多数只能以液态的形式储存,导致它的储存成本居高不下。
中国为何要进口氦气?
纵观全球,最为最先探测出氦气的美国不仅是世界上最大的氦气出口国还是氦气资源最丰富的国家,全球大部分的氦气市场基本上都由美国掌控。
全球氦气资源地分布
而我国虽然是自古就被称为物华天宝之地,但是偏偏在氦气的含量上十分稀缺,而且氦气的含量不仅少,品质也十分差,造成氦气产量低而且成本高。因为这个原因,导致国家为了发展只能长期进口氦气。而作为氦气龙头的美国,就成为我们最好的氦气进口对象。但是由于政治局势多变,我国的进口渠道有比较单一,在供需关系上十分被动,极其容易被美国卡脖子。
氦气的应用
为了,打破长期以来的氦气进口被动局势,我国做出了许多努力。先是逐渐减少美国的氦气进口量,转而找第二大氦气国卡塔尔买。不过虽然我们与卡塔尔的关系比较好,但由于卡塔尔国内的生产力较为低下,氦气提取技术以及装置多是依靠美国进口,相当于换汤不换药还是要受美国的压制。
因此,为了摆脱美国的控制我们只能做好两手准备,一方面寻找多元化的进货渠道,一方面进行开发先进的氦气提取技术。目前,我国在提氦技术上已经有所突破,北京一家公司已经开发了从废旧氦气中提氦的技术,并成功提出了氦气。
提氦生产线
并且,我国除了在成都建立了天然气提氦装置,还在宁夏建立了天然气加工厂专门生产氦气,虽然目前的产量只有几十吨,但是相信随着国家的发展,我国自产的氦气产量将大大提升。
结语
随着国际局势的变换,各国之间的竞争也会愈加激烈,越来越明显,华为芯片断供事件就是最好的证据,因此为了不被美国人卡住发展的脖子,我们就要发展自己的技术,从源头上杜绝这样的“讹诈”。氦气,作为国家科技事业的重要原材料,老是依靠从美国进口可不行,还是要发展自己的才能立于不败之地!
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