最近,有一则看似不起眼的新闻:10月底开始东京迪士尼开始间歇性暂停销售氦气球,因为,氦气涨价了。
不仅是日本氦气涨价了,中国氦气涨的更凶。
在上海做婚庆、派对布置的财友阿紫说,今年一年,一罐下图所示40L的氦气从900元/罐涨到了2800元/罐,做婚庆的现在都不敢用氦气了,因为太费钱了。
“你要是在哪个活动上看到漂浮的气球,那肯定是花了大价钱的,而且现在去买气,都不是一直有,这些普通人没有体会也不知道,但是现在氮气真的不太好买,我们都得囤着。“
日本物理学会和日本化学学会20日联合发布声明,呼吁政府、学术界和工业界合作,加大氦气回收力度,建造大型氦气储存装置。
就像石油会枯竭一样,氦气短缺,全世界都在面临这个危机。
氦气能干啥?
氦(Helium),元素符号为He,元素周期表排名第二,很容易被忽视的位置……
氦气除了代替氢气充气球还有什么用?
氦气在生活中最大的用途其实在于制造低温环境,人类现在能够制造非常接近绝对零度的环境,全凭氦气。没有了氦气,低温物理可能会成为人类的禁区。
另外,液氦还有一个重要用途就是医院里的核磁共振(低温下的超导线圈产生磁场),如果没有液氦看个病都得靠猜,而如果因为没有液氦导致没有核磁共振做有机化学的基本就成了瞎子。
它还是极其珍贵的科学研究粒子加速器必备物,没有了氦气就无法继续微观粒子方面的研究。
另外,我们初中都学过,氦气作为惰性气体,可以利用惰性气体的特性,特种金属焊接冶炼的时候,用氦气作为保护气体,防止氧化,还有航天领域的诸多应用。
没有了氦气会怎么样?无法制造接近绝对零度低温环境,低温物理从此成为禁区。要知道,超导便是在接近绝对零度的条件下发现的。
有没有什么物质能替代氦气?至少在低温方面,没有。
所以,小到气球充气、“变声”搞怪,大到医疗科研、航天军工,稀有气体氦气应用广泛。
人类目前使用的氦气主要来自油气钻探过程中产生的副产品,总量有限,难以满足需求。
其实早在今年5月,全球性的氦气短缺就有预兆。
当时据美国《世界日 》 道,美国派对用品专门店“派对城”宣布,今年内会关闭45家店铺,近年来氦气的成本已经增加了250%以上。
为何枯竭?
其实在日本,每隔几年就会有一次氦气短缺。据日经新闻 道,此次日本的氦气短缺要比2012年的状况更加严峻。
目前,已有多家医院因优先供应医用氦气导致部分研究项目受阻,而日本宇宙航空研究开发机构下属一个研究组织本财年六项观测气球放飞项目仅完成一项。
总部位于东京的氦气供货公司YumeFusen称,近几个月来,该公司获得的可用氦气量仅是过去几年的30%至40%。
日本《朝日新闻》21日 道,日本氦气完全依靠进口,短缺问题今年加重,一大原因在于作为氦气出口大国的美国氦气储存量大幅减少。
为什么氦气总是“溜走”呢?
尽管在整个宇宙中,氦元素的质量总数仅次于氢元素,是排名第二的元素。但是!氦气在地球的含量极少。
氦气是密度很小的气体,实在是太轻了,地球根本无力留下它,留在地球的都被储存在地壳内部,一旦从地表出来就会从大气层逃逸出。
以目前的技术而言,不具备工业提取价值也就是说,从空气中提取氦气,成本可能比等体积的黄金还要贵。目前提取氦气的技术,也是唯一的技术,是从富含氦气的天然气中提取氦气。
美国近年加大页岩气开发力度,而页岩气开发过程中,氦气容易逃逸至大气中,难以大量收集,而且导致地下可开采的氦气量急剧下降。
其次,氦气是惰性气体,几乎没有固态或者液态化合物形态,所以氦一般都是以单质气体存在。
此外,氦气溶解度很差,无法溶于水,这些因素都造成氦气难以大量收集。
那在之前科学家也没有重视氦气的储量呢?
其实也要怪上个世纪的美国要做氦气飞艇,疯狂储备氦气,居然一口气储存了海量的液氦(达到地球氦气储量的30%)当做战略资源。
“超流体”液氦
后来飞机腾空出世直接就取代了氦气飞艇,于是花了重金采的这些氦气就被闲置起来,后来被大量廉价出售,使国际氦气价格一直处于低端水平。
氦气飞艇
现在这个储备库中的氦气已经全部出售,再要开采就要花重金从天然气矿中取得。
所以,虽然氦是宇宙中第二多的元素,但是因为太轻,地球引力场拉不住它,在大气层中的含量极低,无法从空气中收集。作为一种单质气体,氦气也没办法以廉价方式人工合成。
据估计就算全世界的空气冷凝厂都转行生产氦气,产量也只能满足全世界需求的1%。
“氦”想咋滴?
目前,氦的全球消耗量大约是每年80亿立方英尺,但是全球氦气的最大供应国美国,现有的国家储备仅剩下242亿立方英尺。作为世界上的“氦气大国”美国探明的总储量也只有大约1530亿立方英尺。
也就是说,美国的氦气总储量,只能维持地球上氦气不到20年的用量。
美国西北大学物理学教授哈尔·柏林指出,按照目前的消耗率和已知的全球蕴藏量,氦气供应至多再持续200年。
而氦气好像也不是“保护环境”就能节省下来的,氦气和石油有点像,要么继续探明储量,要么想办法人工合成,要么找到替代品。
最后就是循环利用氦气,让地球上的这部分氦气不要“飘走”。其实,如果能够将使用过的氦气经过回收处理净化,就像循环用水那样实现氦气循环使用,那么就能在极大程度上减少氦气的浪费同时降低氦气的消耗速度,对于缓解氦气短缺起到极大的作用。
在今年5月份,我国电科16所成功研发出我国首台工业氦气循环使用系统,可以将含有杂质纯度仅为10%的氦气提纯至99.5%以上,足够供应工业使用。
其实早在2004年,我国电科16所(中国电子科技集团公司第十六研究所)就在研发不同的氦气循环使用系统。
这座钱学森等老一辈科学家倡导建制的研究所,是国内唯一专业从事低温电子技术工程应用研究的研究所。在15、6年前,电科16所就采用低温高压冷凝吸附技术,成功研制出国内首台大型军用氦气回收纯化保障设备。
当然了,如果有一天人类发现了一种成本极低的可以从空气中提取氦气的技术,或许地球上的氦元素还是够用的;另外,据说月球上有大量氦3,可以去月亮上采矿;如果能直接从太空中提取氦气,那可能真的会“取之不尽用之不竭”。
将来我们或许需要到月球去——踏上寻找氦气之旅。
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