氦气广泛应用于科研、石化、制冷、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、焊接、光电子产品生产等。
1、低温冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用,超导材料需要在低温(100K左右)中才能表现出超导特性,大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。减少温室气体排放、减缓气候变化是《
高纯氮气供应
氦气广泛应用于科研、石化、制冷、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、焊接、光电子产品生产等。
1、低温冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用,超导材料需要在低温(100K左右)中才能表现出超导特性,大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化公约》和《京都议定书》的主要目标,而我国在减少温室气体排放方面所面临的国际压力越来越大。超导技术在交通行业的磁悬浮列车都有较大的应用。
2、气球充气:由于氦气密度远小于空气(空气的密度为1.29kg/m3,氦气的密度为0.1786kg/m3),而且化学性质极不活泼,较氢气安全(氢气可以在空气中燃烧,可能会引起爆),氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。
3、检验分析:仪器分析中常用的核磁分析仪的超导磁体需要利用液氦降温,气相色谱分析中氦气常作为载气,利用氦气渗透性好、不可燃的特点,氦气还应用于真空检漏,如氦质谱检漏仪等。
4、保护气:利用氦气不活泼的化学性质,氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。
6、其他方面:氦气可用作高真空装置、原子核反应堆在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。氦气还用作原子反应堆的清洗剂,在海洋开发领域的呼吸用混合气体中,气体温度计的填充气等。
膜分离法是一种比较的氦气纯化技术,该技术采用的氦分离膜材料为核心部件,利用膜两侧气体的分压差为推动力,通过膜对不同组分气体选择透过性差异对氦气进行分离提纯。膜分离法可以在常温下操作,压力要求不高,且具有体积小、能耗低、操作简单、无需能源、自动化程度高等特点。现在每年生产的六氟化硫气体中,至少有一半以上用于电力工业,还在不断的增长当中,而且增速惊人。但现阶段膜分离法中的膜材料大多依靠进口,我国在气体分离膜材料研发水平上有待进一步提高。
我们为何需要氦气
氦原子核质量只有4,仅由两个质子和两个中子构成,是一种非常稳定的元素。氦重要的特性包括:极难发生化学反应、不具有性、不可燃烧、无毒,关键的一点是,它的沸点低至4.2开尔文,即零下268摄氏度,十分接近宇宙中的温度下限——零度。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。其它元素在该温度下都不可能保持液体状态。氦气是目种具有这些特性、且能够为我们所用的的物质。
装满惰性气体的玻璃管受到高强度电流激发,会发出不同颜色和强度的光线。图中从左至右分别为氦气、氙气。
氦的价格相对来说并不贵。很多工业应用根本找不到更合适的替代品。对航天、科技、高科技制造业、火箭引擎测试、焊接、商业潜水、粒子磁铁、光纤、半导体芯片而言,氦气的作用都不可或缺。
然而,氦气重要的用途还当属医学成像,尤其是磁共振成像技术(MRI),以及利用高强度磁场的技术(NMR)。若不是因为氦气沸点极低,这些技术都不可能诞生。
氮气在大气中含量虽多于氧气,但是由于它的性质不活泼,所以人们是在认识氧气之后才认识氮气的,不过它的发现却早于氧气。
1755年英国化学家布拉克(Black,J.1728-1799)发现碳酸气之后不久,发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气,即使用苛k性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。
后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验,把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后,发现玻璃罩中空气体积减少1/10;若将剩余的气体再用苛k性钾溶液吸收,则会继续减少1/11的体积。
D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛,仍然可以见到微弱的烛光;待蜡烛熄灭后,往其中放入少量的磷,磷仍能燃烧一会,对除掉空气中的助燃气来说,效果是好的。
把磷燃烧后剩余的气体进行研究,D·卢瑟福发现这气体不能维持生命,具有灭火性质,也不溶于苛k性钾溶液,因此命名为“浊气”或“毒气”。
在同一年,普利斯特里作类似的燃烧实验,发现使1/5的空气变为碳酸气,用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸,由于他同D·卢瑟福都是深信燃素学说的,因此他们把剩下来的气体叫做“被燃素饱和了的空气”。


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