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中国氦气资源被美国“控制”,未来何去何从?
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中国氦气资源被美国“控制”,未来何去何从?

 

随着中美贸易摩擦的增多,越来越多的人开始思考,除了受到制裁的芯片资源之外,中国究竟还有多少资源容易被美国"卡脖子"?

在2018年的《科技日报》总结中,指出目前中国有着35项技术被美国"卡脖子",而除了技术上受人限制之外,在资源方面中国也有所欠缺,究竟是什么资源在中国都极其短缺呢?

这就是氦气资源,是我国资源方面的一块"心病",只因我国95%的氦气都靠进口。何为氦气资源,而它又是如何让中国陷入被动的局面呢?

中国氦气资源被美国“控制”,未来何去何从?

 

一、"高精尖"的氦气

日常生活中,氦气的使用似乎随处可见——各种店庆活动都会使用大量的气球,而这似乎成了氦气最常见的用途,在很多人眼中,氦气资源实在是充裕的很。

但实际上,这只是我们普通人的看法。

若是从科研工作者的观点看,假如没有氦气,人们要面对的就不仅仅是生日派对、新年庆典时缺少几个气球那么简单了。

最重要的是,氦气是一种不可再生资源,氦气储量的多少这直接关乎着国家的安全与高新技术产业的发展,氦气也被广泛应用于火箭燃料,深海潜水以及光纤和半导体等高科技领域。氦气也因此被称为"气体中的芯片",拥有着极高的地位氦气究竟有多重要呢?

往大的方面说,氦气应用在航空航天,从飞机制造到飞机的飞行,整个过程中,都会使用到氦气。而在太空飞行作业时,通常也会使用氦气净化氢气系统,在地面和飞行流体系统中,更是将其作为增压剂,除此之外,氦气还能够被用作气象和观测气球的升力源。

中国氦气资源被美国“控制”,未来何去何从?

 

往小的方面说,氦气在日常生活中应用也极为普遍,就比如汽车领域,氦气用作汽车散热器,空调组件以及安全气囊的充气制作;再比如潜水,通过结合氧气与氦气,能够减少深处呼吸阻力,并且起到缩短减压停顿时间的作用,有效的消除氮麻醉,让潜水者能够在水下停留更长时间。

基于氦气的这些特殊性,美国政府早在1917年就开始重点保护氦气资源,后来更是设立"联邦氦项目",此后立法《氦保护条例》,以保证对国防需求的氦供应。

而在后来的发展过程中,美国越来越意识到氦气资源的重要性,故而重新修立《氦法修正案》,对于氦气丰度未能达到工业利用指标的气田,油气公司必须回收氦气,而对于还未使用完的氦气,国家则直接收购注入气田,进行再次储藏。2018年时,氦气更是被美国列入35种危机矿种。

不仅仅是美国,俄罗斯十分重视氦气资源,多年以来,俄罗斯积极推动联邦法律《氦法》与联邦规划《俄罗斯的氦》的制定,不仅将氦气作为重要的战略资源,更是直接限制氦气的出口。

看到上述这两个国家的做法,可能很多人会觉得美国和俄罗斯是因为氦气资源过少,所以才对氦气这样大加保护。

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实际上并不是这样,目前全球氦气资源总量约519亿立方米,而美国占有世界储量的40%,俄罗斯拥有世界氦气储量的8%,在世界范围内已经算是很"富有"了。相反,而中国在世界范围内氦气储量十分紧缺,仅仅有2%。

目前中国每年需要用氦气超过4000多吨(2200万立方米),截止到2018年,中国目前氦气本国产量仅有35万立方米,也就是说,氦气进口率达到95%以上,在2013年之前,中国氦气最大的供应国是美国,虽然后来变成卡塔尔,但卡塔尔的技术与设备基本都是来自美国,"老大"点头才会卖。

再加上卡塔尔的氦气价格比美国还要昂贵,如今价格更是一路攀登,中国的氦气资源进口的实在是不易。

而氦气的进口不仅仅意味着中国花费了大量资金,在某种方面上更意味着"受制于人",尤其是在如今面对中美贸易摩擦的情境之下,只要美国稍一调整,我国的众多行业就难以运转,这无异于"高精尖"领域被美国"卡脖子"。

如此备受重视的"高精尖"氦气,为何中国如此短缺呢?

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二、"极短缺"的氦气

其实氦气资源并不仅仅是中国短缺,世界范围内的氦气资源都极其短缺,而这则是因为以下的几个原因:

其一,氦气在地球上几乎只有一种存在方式,即被封存在地壳里,而地壳本身就是不稳定的,三天两头会乱动,因此能够在地壳中得到保留的氦气就更加少了。

其二,氦的来源也很特殊,氦的主要有三种来源:要么是来自于大爆炸,要么来自于恒星中氢核的巨变,要么来源于重核的裂变,而这几种来源方式中,前两者还没有发生在地球上,而地球也只是在形成的初期有着一部分氦气,第三种则是如今地球本土氦气的主要来源,但地球上氦气含量究竟有多少却是未知的。

其三,氦气的状态很难保存,作为密度很小的气体,在地球大气中,很容易跑到大气层的顶层,消失在宇宙空间中。另外,作为惰性气体,氦气一般以单质气体存在,几乎没有固态或者液态化合物存在。除此之外,氦气溶解度也很差,并不能在水体里得到保存。

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这样一种既不能存在于地球大气底层,也没有稳定化合物,更不能溶解于水的物质,在地球上只剩下"封存在地壳里"这一种存在方式了。

为什么美国氦气储量高?美国得天独厚,地壳稳定,能够封锁住氦气田,再加上美国几十年来为了生产探空气球和飞艇储备了大量的氦气,供过于求,最后发现根本用不了这么多氦气。

而氦气的储存成本又很高,所以开始卖氦气,但随着时代的不断发展,美国人也逐渐发现氦气是种不可再生的资源,故而美国才开始限制出口,但美国的氦气储量仍居世界第一。

反观中国却有些"尴尬"了。中国地壳中储存的氦气资源极其短缺,不仅如此,氦气勘探的进展也很慢,勘探程度也很低,对于我国目前氦气资源量以及储量仍然尚不明确。

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如今我国的氦气集中分布在中西部盆地以及我国东部的郯庐断裂带两侧含油盆地,除此之外,我国部分地区的温泉、地热井中也有一定氦气。只不过我国氦气田大多规模偏小,含量偏低。

对于我国这样一个医学、科技等迅速发展的大国而言,这样的储量是远远不够的。因此,我国也在尝试着氦气的"自给",国家试图运用"低温分离技术"来提取氦气,只不过氦气并不那么容易提取的。

在理论上氦气可以在空气中提取,但是空气中的氦气含量实在是过于稀薄,所以这套方案直接被取消。

在工业上,氦气的提取主要是通过对天然气"低温液化分流"——以含氦气量约为0.5%的天然气为原料,对其进行反复的液化分馏,而后再利用活性炭对氦气进行提纯,最终得到纯氦。

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除此之外,工业上也多用"空分法"与"氢液化"法对氦气进行提纯,甚至这两种提取方法能够得到99.99%的纯氦气,只不过这样的提取成本实在是太高,再加上运输也极为不方便——只能通过高压钢对其进行存储和运输,又再次提升了成本,液氦也因此被气体行业称为"黄金气体"

而这样繁琐的步骤与高昂的成本实在是不如进口氦气来得直接干脆。但进口氦气终究不是长久之计,难道我国的氦气资源就只能依靠进口来维持了吗?

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三、氦气的未来之路

在多方因素的影响之下,氦气的价格不断攀升,再加之中美之间贸易摩擦,我国必须要针对氦气资源紧缺作出反应,让氦气长期以来依靠进口的局面真正成为历史。

为了成功提取氦气,我国建立大型氦气厂,并且为其生产投入巨额资金,只为不将自己的"紧要部位"暴露于外,让中国的高新技术制造领域对外依赖程度进一步减少。

在国家的大力扶持之下,在2020年7月,北京中科富海低温科技有限公司宣布,在提氦领域用"闪蒸汽提氦"的方法对氦气进行成功提取,最重要的是,这是在天然气废料中对氦气进行提取,意味着我国提氦事业取得了里程碑式的突破。

除此之外,这家公司还成功研制出中国首套液化天然气产蒸汽低温提氧装置,填补了国内空白,捍卫中国氦气战略安全。

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紧接着,中国在宁夏开设大型氦气厂,虽然目前这家氦气厂的产能还比较小,年产量仅20吨,甚至还不足进口量的0.5%,但是这对于中国氦气行业领域来说,打破了国外技术壁垒,实现了经济上的突破,更是说明了中国在芯片制造、国防科技等方面摆脱了美国"卡脖子"

对于发展中的中国而言,虽然在很多行业和领域仍然存在不足,抑或是"受制于人",但只要肯脚踏实地,不断创新,将核心技术掌握在自己手中,最终会有傲视群雄的一天。

尚澜特种气体有限公司成立于2020年,公司由从事气体行业25年的资深技术人员创建,引进俄罗斯先进的气体产品。公司享有2年自营进出口气体权。也是国内小有盛名的气体公司。我司主营主要生产经营:高纯氦气、液氦、气球氦气;氘气、三氟化氮、六氟化硫、甲烷;一氧化碳、氯化氢、五氟化溴、六氟化钼;硫化氢、环氧乙烷消毒气、激光气;高纯氮气、高纯氩气、高纯氧气、混合气体;无缝钢瓶检验与服务;气体管道工程等。尚澜特气服务宗旨:迅速、安全、舒心、价格!详情咨询:13194677939。

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