刚开年,我国科技界又传喜讯,我国首套含氦煤层气提取高纯氦气装置顺利应用,并且成功提取出
素有“黄金气体”的氦气,凭借着低密度、低沸点等特点,能够广泛应用于航空航天、半导体制造、能源开发、工业发展等多个领域,是科学技术领域发展不可或缺的战略性物资。
此次高纯度氦气的提取较之以往有很多不同之处。之前我国全国范围内的氦气生产,均是从天然气中提取,而此次由中国煤科煤科院研发的高纯度氦气装置则是从煤层气中提取。
该煤层气所处位置是在窑街煤电集团所属的海石湾煤矿,海石湾煤矿的煤层气是我国为数不多的含氦煤层气资源。要知道煤层气的属于非常规气体,所以气体结构相对天然气来说是十分复杂的,而海石湾煤矿的煤气层中还含有二氧化碳,这就让此次提纯任务变得难上加难。
其实早在2021年,中科煤科院就联合相关煤电企业,对如何能够在煤层气中提取高纯度氦气的问题进行了科研攻关。
中科煤科院的项目负责人表示:凭借着我国在气体提纯领域的技术积累,在此基础上有通过研发实验,创新性了加入了变压吸附、膜分离等多项气体分离关键技术,经过不断的实验,最终确定了使用“变压吸附+膜分离+精制纯化”的方式,来从煤层气中提取高纯度的氦气。
而且从煤层气中提取完氦气以后,剩下的煤层气也不会因此而浪费,还可以作为发电原料气继续使用,既能从中提取到高纯度氦气,又能继续作为发电原材料,对于煤层气的利用已经达到了极致,可谓是一举两得。
中国煤科院表示,此次突破性的高纯度氦气提取技术,还会利用到从天然气中提取氦气的技术中,从而提高天然气中氦气的提纯浓度,增加我国高纯度氦气的生产途径,为我国航空航天、能源发展、高端医疗等领域提供源源不断的能源支持。
氦气在全世界范围内的战略物资地位都是不可替代的。人类在十七世纪就发现了氦气的存在。在二十世纪初的那几十年里,全世界的国家都在寻找氦气,因为当时各个国家都需要氦气来为飞行艇充气。
随着时代的发展,氦气也逐渐被使用到高精尖行业领域。要知道氦气日常ayx爱游戏体育官方网站的存在形态多数是液态,而不是固态,由于液态氦的温度能够达到零下269度,所以也让人类对低温世界有了全新的认知。
氦虽然在宇宙中占据了23%的质量,但是在地球的大气层中,氦却只占了5.2万分之一,浓度十分的低。人们想要提取到氦气,只能从天然气体或者放射性矿物质中提取。目前世界上的氦气的分布区域十分不平均,主要分布在美国、卡塔尔、俄罗斯、加拿大、阿尔及利亚等国家。且上述五个国家区域内氦气总含量,占全球氦气总量的90%以上,可见其分布差异之大。
氦气作为一种稀有气体,在高新技术产业中有着不可被替代的地位,比如在国防工业领域中,氦气还是主要应用物质,在火箭、液体燃料导弹、宇宙飞船中的多个部分都必须有液态氦的参与,且没有替代品。所以氦就顺理成章的成为了各个国家发展的刚需物质。
从2022年全年来看,市场容量达到了375.14亿元。2022年全球氦气总产量为520亿立方米,其中,美国的开采量为206亿立方米,其次是卡塔尔,中国氦气的生产量仅为195万立方米,占全世界总量的2%,作为氦气使用大户,中国每年的氦气产量都供不应求,只能通过大量进口。
目前,人们对月球表面的土壤进行分析研究,在月球土壤中发现了氦的存在,且通过推算,月球的地壳表层可能存在上百万吨的氦3,这个含量足够地球使用上万年的时间。
由于地球上的氦严重匮乏,所以科学家们也在积极开展关于月球土壤中氦3的开采、提取、运输等研究,希望未来,氦3能够成为常规可用的能源,是人们获取氦的途径变得更加多元化,环节地球氦气开采的压力。
在全球范围内,中国对氦气资源的勘探历史,相对较短。2022年,中国全年的氦气开采总量为195万立方米,占全球生产总量的2%。
作为氦气使用大户,中国每年不得不从全球各地进口氦气,2022年中国分别从卡塔尔、澳大利亚、美国、阿联酋及其他欧洲国家进口氦气4009.961吨,占当年国内氦气总使用量的95%。可见在中国,氦气市场确实存在一个巨大的缺口。
在某一领域,如果大范围依靠进口,那么国家将在该领域失去部分话语权和主动权。前段时间,中美关系再一次陷入紧张的状态,这一氛围也震动着国内的氦气领域。
早些年中国90%以上的氦气均从美国进口,可是自从关系紧张后,中国不得不转而从卡塔尔进口,2022年,中国从卡塔尔进口的氦气占总进口量的80%。
卡塔尔虽然已经成为我国氦气使用量的主要供应者,但是卡塔尔的技术和设备却来源于美国,这也说明中国在氦气进口方面仍然会有被卡脖子的风险。
面对如此尴尬的局面,中国也在积极改善国内氦气生产格局。这次中国煤科院从煤层气内提取高纯度氦气的成功,也让中国增加了信心。
着眼于国内的氦气储备领域,是对于氦气含量、资源勘探开采等方面仍然处于模糊的状态。
要知道美国从1920年就开始进行了氦气勘探的主要工作,而中国的氦气勘探历史仅有五十年。不过近期,我国科学家也针对国内部分地区,尤其是西北地区的含油气盆地氦气资源进行了检测,发现氦气资源的成藏基础条件良好、分布广泛,具有很大的资源开采潜力。
所以在未来,明确全国范围内各地区氦气天然储备量以及高纯度氦气提取方式仍然是主要研究方向。提高对我国氦气资源分布情况的认知,以此来完成对国内氦气市场格局的升级。
随着科技的不断发展,我们有理由相信,未来的某一天,中国将摆脱氦气资源进口卡脖子的风险,实现国内氦气自由。
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