Von Luftballons über Luft- und Raumfahrt und nukleare Magnetresonanz sind alle untrennbar mit einem lebenswichtigen Gas - Helium verbunden. Dieses seltene strategische Material, das als "Golden Gas" bekannt ist, spielt eine unverzichtbare Rolle in der Hoch - -Technologieindustrie. Forscher haben erfolgreich hoch - Reinheit Helium mit einer Reinheit von bis zu 99,999% von Helium - enthaltend mit Kohlebett Methan extrahiert. Diese innovative Technologie bietet eine neue Lösung für die nachhaltige Versorgung mit Heliumressourcen. Da der Heliumgehalt in der Luft extrem niedrig ist, können nur etwa 0,000524%die Kosten für das Extrahieren von Helium aus der Luft sein als das gleiche Goldvolumen, sodass es keinen tatsächlichen industriellen Extraktionswert hat. Tatsächlich ist Helium tief in der Erdekruste anwesender, aber sobald es abgebaut ist, ist es schwierig zu sammeln, genau wie Heliumballons, die am Himmel schweben, die schwer zu verfolgen sind. Daher stammt das Helium, das derzeit von Menschen verwendet wird, hauptsächlich aus Erdgas. Wenn die Heliumkonzentration in Erdgas 0,05% oder 0,1% erreicht, wird im Allgemeinen angenommen, dass es den industriellen Nutzungswert hat. Selbst eine so niedrige Konzentration der Helium -Extraktion ist jedoch noch weit davon entfernt, den industriellen Bedarf zu erfüllen. Tang Pingping, Professor an der School of Chemistry der Universität Nankai, wies darauf hin, dass Helium, das unter seinem chemischen Element -Symbol er bekannt ist, ein seltenes strategisches Material ist, das eine unverzichtbare Rolle in vielen Bereichen wie Militärindustrie, Petrochemikalien, Kühlung, medizinische Behandlung, Semikonduktoren, Supercondokting -Experimenten und tiefen Experimenten und {17 {17 {17 {17 {17 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{} Seebau -Diven, spielt. Diese farblose, geruchlose, niedrige - -Dichte und non - brennbares Inertgas nimmt eine zentrale Position in der Entwicklung von High - Tech Industries ein. Ohne Helium werden es vielen Branchen schwierig fällt, ihren Betrieb aufrechtzuerhalten.
Es ist besonders erwähnenswert, dass Helium aufgrund seines ultra - niedrigen Siedepunkts von minus 268,9 Grad eine wichtige Rolle auf dem Gebiet der supraleitenden Materialien und Kühlung spielt. Es kann supraleitende Magnetmagnetmagnets halten und damit sicherstellen, dass Magnetresonanzgeräte genau einstellen und die Diagnose von Krankheiten wie Hirntumoren, Schlaganfällen, Rückenmarksverletzungen, Lebererkrankungen und Krebs unterstützen können.
Astronomen verwenden flüssiges Helium, um ihre Detektionsinstrumente abzukühlen, die die Interferenz von Wärmegeräuschen effektiv verringern und somit Signale von entfernten Galaxien genauer erhalten. Darüber hinaus weist Helium eine extrem hohe chemische Stabilität auf und reagiert kaum mit jeder Substanz, wodurch es die Rolle des Schutzgas bei Atomreaktoren, Beschleunigern, Lasern sowie Schmelz- und Schweißprozessen spielt. Gleichzeitig spielt Helium auch eine unverzichtbare Rolle in den Feldern der Luftdichtungstests von hohen - Endausrüstung, Raumstarts und Luftschiffen. Aufgrund seines leichten Gewichts, non - toxisch, nicht - brennbar und in Wasser unlöslich, wird Helium im medizinischen Bereich weit verbreitet. Zum Beispiel kann es Sauerstoff hinzugefügt werden, um Asthma und Erstickung zu behandeln und zu helfen, "Dekompressionskrankheit" zu verhindern, auf die Taucher beim Schweben begegnen können. Gleichzeitig kann Helium auch die brennbare Anästhesie verdünnen und wird sogar in der Technologie von Argon - Heliummesser zur Behandlung von Krebs verwendet.
Darüber hinaus weist Helium eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit auf, die im Herstellungsprozess von Halbleiter -Chip -Komponenten von entscheidender Bedeutung ist. Es kann dazu beitragen, eine schnelle Wärmeleitung zu erreichen, wodurch die Produktionseffizienz verbessert und die Produktfehlerraten reduziert werden.
Im täglichen Leben sehen wir häufig Barcode -Scanner an der Kasse von Supermärkten, die Helium - Neonlaser verwenden, um Waren zu identifizieren. Nicht nur das, Helium - Neonlaser werden auch in vielen hoch - -Technologie -Geräten wie Mikroskopen, Spektrometern und optischen Festplatten -Laufwerken weit verbreitet.
Obwohl Helium im Universum den zweiten Platz belegt, ist Helium auf der Erde sehr knapp. Da Heliummoleküle sehr leicht sind, kann die Schwerkraft der Erde sie nicht binden, sodass der größte Teil des Heliums in den frühen Tagen der Erdbildung in das Universum geflohen ist.
Das bestehende Helium auf der Erde stammt hauptsächlich aus dem natürlichen Alpha -Verfall radioaktiver Elemente in der Erdkruste. Das durch diesen Prozess erzeugte Helium ist äußerst selten und nicht - erneuerbar. Experten weisen darauf hin, dass die globalen Heliumressourcen erst 200 Jahre dauern können. Seine Knappheit beruht auf zwei Aspekten: Einer ist, dass Helium weit verbreitet ist und der andere nicht künstlich vorbereitet werden kann.
Es ist erwähnenswert, dass Zhang Suojiang, Akademiker der chinesischen Akademie der Wissenschaften, enthüllte, dass die Verteilung der Heliumressourcen in der Welt äußerst uneben ist. Die Vereinigten Staaten stehen an erster Stelle mit mehr als 40% der weltweit Gesamtreserven, gefolgt von Katar, Algerien und Russland.
Gegenwärtig konzentrieren sich die Hauptverbrauchsbereiche der Heliumressourcen im Halbleiter- und der optischen Faserindustrie in hohem - Endgeräteherstellung, und ihre Nachfrage macht 45% der gesamten Nachfrage nach Helium aus. Gleichzeitig ist die Nachfrage nach Helium in den Bereichen medizinischer nukleare Magnetresonanz und großer wissenschaftlicher Ingenieurwesen erheblich, was etwa 20% der Gesamtnachfrage ausmacht. Darüber hinaus ist das Gebiet der Luft- und Raumfahrt, insbesondere der Weltraumstart -Teststandort, ein wichtiger Verbraucher von Helium, der etwa 5% der Gesamtnachfrage ausmacht.
Weltweit stammen Heliumressourcen hauptsächlich aus der Helium -Extraktion aus Erdgas. Nach Angaben der United States Geological Survey zeigte die globale Produktion und Nachfrage nach Helium einen schwankenden Trend von 2013 bis 2022. Bis 2022 wird die globale Heliumproduktion etwa 160 Millionen Kubikmeter betragen, während die Nachfrage rund 155 Millionen Kubikmeter betragen wird.
The "2023-2028 China Helium Industry Development Prospects and Investment Risk Forecast Analysis Report" released by the China Research Institute of Industry and Information Technology revealed that the domestic helium industry market size achieved rapid growth in 2022, reaching 3.895 billion yuan, with a year-on-year growth rate of 77.13%. Obwohl die Selbstproduktion von Helium von Jahr zu Jahr zunimmt, ist sie noch weit davon entfernt, die Marktnachfrage zu erfüllen.
Laut einem Forschungsbericht von Soochow Securities sind die Heliumpreise seit März 2022 weiter gestiegen. Insbesondere im Juni erließ Russland ein Dekret, das den Export von inerten Gasen einschränkt und beispiellose globale Bedenken hinsichtlich der Heliumversorgung auslöste. Infolgedessen stieg der Preis für Helium auf dem chinesischen Markt auf 420-460 Yuan/Cubic Meter, was eine erstaunliche Steigerung von mehr als 300%.
Trotzdem nimmt das Helium -Inventar auf der Erde rasch ab. Um diese Herausforderung zu bewältigen, suchen die Forscher aktiv nach Lösungen.
Die direkteste Reaktionsstrategie besteht darin, Geld zu sparen. Wissenschaftler entwickelten 2014 ein Industrie -Helium -Recyclingsystem, das unreine Helium zur Wiederverwendung recyceln und reinigen kann. Gegenwärtig kann das System Helium mit einer Reinheit von nur 10% bis mehr als 99,5% reinigen.
Bei supraleitenden Magneten, einem großen Nutzer von Helium, untersuchen die Forscher auch Möglichkeiten zur Reduzierung der Nutzung. Viele Unternehmen auf der ganzen Welt verpflichtet sich zu Durchbrüchen in der supraleitenden Magnetresonanztechnologie, einschließlich Well - bekannte Unternehmen wie Philips und Siemens.
Auf technischer Ebene haben die in Krankenhäusern üblicherweise üblicherweise verwendeten Kernmagnetresonanz -Bildgebungsmaschinen flüssige Heliumgeräte zur Verringerung der Verdunstung eingesetzt, wodurch die Nachfrage nach flüssigem Helium verringert wird. Zusätzlich wurden das flüssige Helium - freie supraleitende Magnetresonanztomographie von Wandong Medical und Xingaoyi gestartet.
Gleichzeitig wurde die von der University of Nottingham Ningbo, der Provinz Zhejiang und der School of Medicine der Zhejiang Universität gemeinsam entwickelten Nuclear Magnetresonanz -Bildgebungsmaschine in Gebrauch. Der supraleitende Magnet verwendet niedrige - Kosten und hohe - Sicherheitskupfergürtel, um das Kältemittel -Flüssigkeits -Helium zu ersetzen, um eine direkte Leitungskühltechnologie zu erreichen.
Open Source ist natürlich auch ein wichtiger Weg, um den Widerspruch zwischen Heliumangebot und Nachfrage zu lösen. Obwohl der Heliumgehalt in der Erdatmosphäre relativ klein ist, können die Menschen, wenn Helium Mangelversorgung ist, es immer noch von der Atmosphäre durch den Unterschied in den Gas -Siedepunkten trennen. Zu den bewährten Helium -Ressourcenreserven gehören das Ordos -Becken usw., aber sie stehen vor Herausforderungen wie eine geringe Heliumkonzentration in Erdgas und Schwierigkeiten bei der industriellen Ausbeutung und Nutzung. Zhang Suojiang, Akademiker der chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, wenn effizient und niedrig - Kosten -Extraktionstechnologie entwickelt werden können, wird dies die Nachfrage der Menschen nach Helium erheblich begegnen.
Mit anderen Worten, für Länder wie China mit einer großen Nachfrage nach Helium ist es besonders wichtig, eine effiziente Erdgas -Helium -Extraktionstechnologie zu entwickeln und gleichzeitig begrenzte Heliumressourcen zu schützen. Dies wird nicht nur dazu beitragen, die Heliumsicherheit des Landes zu gewährleisten, sondern auch neue Lösungen für die nachhaltige Versorgung mit Heliumressourcen bereitzustellen.
Im Juli 2020 kündigte Peking Zhongke Fuhai Cryogenic Technology Co., Ltd. die erfolgreiche Extraktion von Helium aus Erdgasabfällen an und markierte einen wichtigen Durchbruch im Helium -Extraktionsfeld meines Landes. Bis Ende 2023 extrahierten chinesische Forscher erfolgreich hoch - Reinheit Helium aus Kohlegasschichten, wodurch die nachhaltige Verwendung von Heliumressourcen weiter fördert.
Um das Problem der Vorbereitung von hohem - Reinheit Helium aus Helium - enthalten, das Kohlebett -Methan enthält, haben chinesische Forscher innovativ eine Kohlebett -Methan -Helium -Extraktionsprozesse der "Druckschwing -Adsorption + Membran -Trennung + Verfeinerung und Reinigung" entwickelt. Dieses Verfahren extrahiert nicht nur Helium mit einer Reinheit von mehr als 99,9999%, sondern auch das extrahierte Kohlenbett Methan kann weiterhin als Rohgas für die Stromerzeugung verwendet werden, was die doppelte Nutzung von Methan- und Heliumressourcen mit Kohlebett und Helium realisiert.
In Zukunft wird erwartet, dass dieser effiziente Helium -Extraktionsprozess mit dem kontinuierlichen Fortschritt und der Förderung der Technologie auf das Gebiet des herkömmlichen Erdgass angewendet wird, wodurch die Versorgung mit Heliumressourcen in meinem Land erhöht wird und eine starke Ressourcengarantie für die Entwicklung von Schlüsselfeldern wie niedrig - Temperatur -Superkondektivität und Semikondautererzeugung und Semikonditorierungen bietet. Gleichzeitig haben die Helium -Ressourcen auf dem Mond auch von Wissenschaftlern viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Obwohl die kontinuierliche Leckage von Helium-3 aus dem Innenraum der Erde zusätzlichen Druck auf die Heliumressourcen der Erde gebracht hat, bietet uns die hohe Konzentration von Helium auf den Mond zweifellos potenzielle alternative Ressourcen.
Laut Spekulationen der Wissenschaftler enthält die Mondoberfläche durchschnittlich 20 bis 200 Heliumatome pro Kubikzentimeter, was viel höher ist als die Heliumressourcen in der Erdatmosphäre. Daher wird der Mond als wichtiger potenzieller Ort angesehen, um in Zukunft Heliumressourcen zu erhalten.
Nach detaillierten Berechnungen von Wissenschaftlern stellten sie fest, dass, wenn der Mondboden auf 80 Grad erhitzt wird, etwa 1 Tonne Helium aus alle 200 Millionen Tonnen Mondboden extrahiert werden kann. Im Gegensatz dazu kann die gleiche Menge Erdboden nur 10 Kilogramm Helium produzieren. Es ist erwähnenswert, dass das Vorhandensein von Helium-3 in den von Chang'e 5 zurückgebrachten Mondbodenproben nachgewiesen wurde, was ein ideales Material für eine kontrollierte Kernfusion ist. Wissenschaftler schätzten zunächst, dass die Reserven von Helium-3 auf dem Mond 1 Million Tonnen überschreiten können. Mit Blick auf die Zukunft kann sich der Mond zu einer Energiebasis entwickeln und die Erde stark unterstützt, um das Problem des Heliummangels loszuwerden.
