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最近,有一則看似不起眼的新聞:10月底開始東京迪士尼開始間歇性暫停銷售氦氣球,因為,氦氣漲價了。

不僅是日本氦氣漲價了,中國氦氣漲的更凶。

在上海做婚慶、派對佈置的財友阿紫說,今年一年,一罐下圖所示40L的氦氣從900元/罐漲到了2800元/罐,做婚慶的現在都不敢用氦氣了,因為太費錢了。

“你要是在哪個活動上看到漂浮的氣球,那肯定是花了大價錢的,而且現在去買氣,都不是一直有,這些普通人沒有體會也不知道,但是現在氮氣真的不太好買,我們都得囤著。“

日本物理學會和日本化學學會20日聯合釋出宣告,呼籲政府、學術界和工業界合作,加大氦氣回收力度,建造大型氦氣儲存裝置。

就像石油會枯竭一樣,氦氣短缺,全世界都在面臨這個危機。

氦氣能幹啥?

氦(Helium),元素符號為He,元素週期表排名第二,很容易被忽視的位置……

氦氣除了代替氫氣充氣球還有什麼用?

氦氣在生活中最大的用途其實在於製造低溫環境,人類現在能夠製造非常接近絕對零度的環境,全憑氦氣。沒有了氦氣,低溫物理可能會成為人類的禁區。

另外,液氦還有一個重要用途就是醫院裡的核磁共振(低溫下的超導線圈產生磁場),如果沒有液氦看個病都得靠猜,而如果因為沒有液氦導致沒有核磁共振做有機化學的基本就成了瞎子。

它還是極其珍貴的科學研究粒子加速器必備物,沒有了氦氣就無法繼續微觀粒子方面的研究。

另外,我們初中都學過,氦氣作為惰性氣體,可以利用惰性氣體的特性,特種金屬焊接冶煉的時候,用氦氣作為保護氣體,防止氧化,還有航天領域的諸多應用。

沒有了氦氣會怎麼樣?無法制造接近絕對零度低溫環境,低溫物理從此成為禁區。要知道,超導便是在接近絕對零度的條件下發現的。

有沒有什麼物質能替代氦氣?至少在低溫方面,沒有。

所以,小到氣球充氣、“變聲”搞怪,大到醫療科研、航天軍工,稀有氣體氦氣應用廣泛。

人類目前使用的氦氣主要來自油氣鑽探過程中產生的副產品,總量有限,難以滿足需求。

其實早在今年5月,全球性的氦氣短缺就有預兆。

為何枯竭?

目前,已有多家醫院因優先供應醫用氦氣導致部分研究專案受阻,而日本宇宙航空研究開發機構下屬一個研究組織本財年六項觀測氣球放飛專案僅完成一項。

總部位於東京的氦氣供貨公司YumeFusen稱,近幾個月來,該公司獲得的可用氦氣量僅是過去幾年的30%至40%。

為什麼氦氣總是“溜走”呢?

儘管在整個宇宙中,氦元素的品質總數僅次於氫元素,是排名第二的元素。但是!氦氣在地球的含量極少。

氦氣是密度很小的氣體,實在是太輕了,地球根本無力留下它,留在地球的都被儲存在地殼內部,一旦從地表出來就會從大氣層逃逸出。

但其在空氣中的含量為:1000000升的空氣中,有5.2升氦氣。

以目前的技術而言,不具備工業提取價值也就是說,從空氣中提取氦氣,成本可能比等體積的黃金還要貴。目前提取氦氣的技術,也是唯一的技術,是從富含氦氣的天然氣中提取氦氣。

美國近年加大頁岩氣開發力度,而頁岩氣開發過程中,氦氣容易逃逸至大氣中,難以大量收集,而且導致地下可開採的氦氣量急劇下降。

其次,氦氣是惰性氣體,幾乎沒有固態或者液態化合物形態,所以氦一般都是以單質氣體存在。

此外,氦氣溶解度很差,無法溶於水,這些因素都造成氦氣難以大量收集。

那在之前科學家也沒有重視氦氣的儲量呢?

其實也要怪上個世紀的美國要做氦氣飛艇,瘋狂儲備氦氣,居然一口氣儲存了海量的液氦(達到地球氦氣儲量的30%)當做戰略資源。

“超流體”液氦

後來飛機騰空出世直接就取代了氦氣飛艇,於是花了重金採的這些氦氣就被閒置起來,後來被大量廉價出售,使國際氦氣價格一直處於低端水平。

氦氣飛艇

現在這個儲備庫中的氦氣已經全部出售,再要開採就要花重金從天然氣礦中取得。

所以,雖然氦是宇宙中第二多的元素,但是因為太輕,地球引力場拉不住它,在大氣層中的含量極低,無法從空氣中收集。作為一種單質氣體,氦氣也沒辦法以廉價方式人工合成。

據估計就算全世界的空氣冷凝廠都轉行生產氦氣,產量也只能滿足全世界需求的1%。

“氦”想咋滴?

目前,氦的全球消耗量大約是每年80億立方英尺,但是全球氦氣的最大供應國美國,現有的國家儲備僅剩下242億立方英尺。作為世界上的“氦氣大國”美國探明的總儲量也只有大約1530億立方英尺。

也就是說,美國的氦氣總儲量,只能維持地球上氦氣不到20年的用量。

美國西北大學物理學教授哈爾·柏林指出,按照目前的消耗率和已知的全球蘊藏量,氦氣供應至多再持續200年。

而氦氣好像也不是“保護環境”就能節省下來的,氦氣和石油有點像,要麼繼續探明儲量,要麼想辦法人工合成,要麼找到替代品。

最後就是迴圈利用氦氣,讓地球上的這部分氦氣不要“飄走”。其實,如果能夠將使用過的氦氣經過回收處理淨化,就像迴圈用水那樣實現氦氣迴圈使用,那麼就能在極大程度上減少氦氣的浪費同時降低氦氣的消耗速度,對於緩解氦氣短缺起到極大的作用。

在今年5月份,中國電科16所成功研發出中國首臺工業氦氣迴圈使用系統,可以將含有雜質純度僅為10%的氦氣提純至99.5%以上,足夠供應工業使用。

其實早在2004年,中國電科16所(中國電子科技集團公司第十六研究所)就在研發不同的氦氣迴圈使用系統。

這座錢學森等老一輩科學家倡導建制的研究所,是國內唯一專業從事低溫電子技術工程應用研究的研究所。在15、6年前,電科16所就採用低溫高壓冷凝吸附技術,成功研製出國內首臺大型軍用氦氣回收純化保障裝置。

當然了,如果有一天人類發現了一種成本極低的可以從空氣中提取氦氣的技術,或許地球上的氦元素還是夠用的;另外,據說月球上有大量氦3,可以去月亮上採礦;如果能直接從太空中提取氦氣,那可能真的會“取之不盡用之不竭”。

將來我們或許需要到月球去——踏上尋找氦氣之旅。

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