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中国又被美国“卡脖子”?为何中国95%的氦气都靠进口?

2021/9/25 18:14:18

综述

1780年,来自法国的科学家利用猪膀胱,在里面灌入了氢气,得到了一个非常简陋也非常原始的氢气球

3年以后,氢被正式确认为化学元素的一种,同样来自于法国的物理学家因此做成了一个体积为620立方米的氢气球,这也是除了1780年的原始氢气球以外,世界上第一个真正意义上的氢气球。

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世界上第一个氢气球

氢气是世界上已知的,密度最小的气体,氢气球就是在质量较轻的袋子里或者囊里装满氢气,依靠着氢气的浮力飘上天空。

因为氢气球的成本较低,也通常被用在节假庆典用来庆祝或者作为小孩子的玩具使用,大一些的氢气球还会被当做是用来放上广告的横幅,飘在半空引人注意。甚至氢气球还会被用在气象方面,以及军事领域。

然而氢气本身非常容易发生危险,一旦和氧气混合,遇到火时就会发生爆炸,甚至含量1比1时,被阳光直射都会爆炸。

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氢气分子结构

2017年11月27日,南京就发生了男子抽烟将火星弹到发光的氢气球上,导致气球纷纷爆炸,造成4名年轻人受到灼烧,其中有人面部二级烧伤,为以后的生活带去了严重的影响。

比起氢气球,氦气球更具稳定性,也不会有任何的危险,适合很多场景使用。然而氦气的用途远远不只是氦气球上。

氦气‍

氦气在常温下是一种无色无味的单原子惰性气体,在地球的大气层中,氦气的体积含量非常少,大约只有1/52000,并且极其稳定,不像氢气一样活泼,极易与其他物质发生反应。

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氦气化学式

但是在广阔的宇宙中,氦元素是宇宙射线中最丰富的的元素之一,同时许多在星系和星体中都有分布,在宇宙中的含量为24%,位居第二。

1868年人类才从太阳色球的光谱中发现氦的存在,那是一条前所未见的黄色发射线,当时的科学家们以为这条黄线是太阳特有的金属元素。

直到1895年,27年以后人类这才发现了地球上也有的存在,并且是来自于一个放射性的矿脉里,并非是金属元素。1903年,美国在石油钻研的过程中发现了不明气体,通过分析,竟然有1.84%的氦。这也令美国坐稳了未来世界氦气的龙头宝座。

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美国氦气

氦气很难液化,甚至可以说是已知气体中,最难被液化的,然而通过人类的研究,氦单质会在极低的温度下变成液态。

也因此人类发现液态氦气的温度能够降低到2.174K的超低温,是已知沸点最低的气体,同时很容易流动,表面的张力极其小,并且在2.18K时性质会得到明显的变化,与一般的液体氦气有所区别,被叫做是液氦Ⅱ

它也非常难凝固,在标准大气压下,哪怕温度下降到绝对零度,氦也只会维持液态,只有当气压上升到一定的程度,才会出现固态。

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氦气难以液化

氦气的作用‍

氦气除了做成气球以外,还有着非常广泛以及十分重要的用途。

在通讯上,氦气球除了装饰以外,也通常被用于3万米之上的高空气象观测,获得更加准确的气象观察和预测,同时,许多国家都在建造和使用气球通讯站,在高空上的气球能够更好地传递信号,并且投资少、效率高、难度低等。

甚至在未来卫星通讯得到了高速发展的时候,氦气球凭着这“优惠划算”的特点,也能在通讯领域上占据一定的空间。

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氦气气象气球

比如在运输上,氦气导热性能极其优秀,常常被用来做各种机器的相关测试,比如燃料箱、空调组件等汽车的重要部件,并且还是制作安全气囊的重要气体之一,对于保护驾驶员的安全有着重要的作用。

在医疗上,氦气的低温超导性可以维持磁核共振仪器的正常使用,并且与氧气结合以后,可以给病人提供更好的治疗环境,帮助哮喘等患有呼吸道疾病的患者更快治愈。

同时氦氖激光的气体介质是氖气和高纯的氦气,能够进行外科手术,医治弱视症状等,在医疗方面有着极其重要的地位。

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氦氖激光

在航天航空中,高纯氦气在超音速飞机、火箭、宇宙飞船中通常被当做是一种加压气和增压剂,被大量使用。同时氦气还能在焊接过程中充当保护作用,还能在太空飞行时进化氢气系统。

在电子科研上面,氦气可以迅速将零部件降温,在一定程度上掌控热传递速度,从而提高和改善生产的效率,并且让零部件的制作离完美更进一步。

也因为这些,氦气对半导体、光纤线制造以及液晶面板有着非常重要的作用,是高新技术发展进步的关键性条件之一。

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氦气压缩机

氦气被美国“卡脖子”‍

我国幅员辽阔,地大物博,然而氦气的含量却非常稀缺。这说的并不是空气中的氦气含量,而是通过地下的天然气或者放射性矿石中,通过深冷净化技术,用不同的凝固点来分离不同的物质,从而提取出的氦气。

并且由于氦气的稳定性,除了矿藏,目前来说无法通过其他的办法来制取。同时地下氦气被储存在地壳之中,如果发生地震,很有可能这个地点的大部分氦气都会逃到空中,这也导致了地球上的氦气储量除了人类使用以外,越来越少了。

地球上的氦气非常有限,同时因为它的重量非常轻,一旦被放出来,很有可能就会顺着大气层逃出宇宙,这也是宇宙中氦含量非常高,地球氦气却格外短缺的主要原因之一。而随着氦在我们不同领域上的广泛应用,人们对于氦的需求也越来越多。

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宇宙中的元素

美国国土上大约有着世界上氦气资源的2/5,是世界上最大的氦气出口商,这也是因为美国所在的北美洲板块非常稳定,给了氦气安稳储存的条件。

然而美国的氦储备大概是在10亿平方米,乍一看觉得很多,然而全世界的年消耗量就几乎有2亿平方米了。如果各个国家保持现有的科技发展水平不变,也只能维持不到5年的时间。

但是在如今日新月异的新时代,每一个国家都在闷头搞科技,不愿意落后其他国家成为挨打的对象,对于氦气的需求只会急剧增加,按照这样的发展情况,全世界的氦气储备加起来,共519亿立方米的储量很有可能都无法支撑10年之久。

我国在全球氦气资源储存量只占2.4%,别说出口,甚至连自家使用都完全不够,因此只能大量进口氦气,甚至95%都只能依靠国外,尤其是美国。

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中国氦气资源量

美国不仅仅是最大的氦气储量国,甚至由于氦气开发早、利用率大、科技非常发达的原因,它在氦气制造上也是其他国家难以匹敌的,牢牢地将氦气市场垄断,几乎整个世界的氦气都被由美国说了算。

在2013年前,我国一直靠着美国进口氦气,后来变成了氦气储存量排世界第二的卡塔尔。

然而卡塔尔由于经济和科技并不发达,也需要从美国进口氦气的采集和制造技术以及相关设备,同样受到了美国的制约,如果美国拒绝卖给中国氦气,卡塔尔也无法做出抵抗。

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全球氦气资源分布

氦气在如今各个领域都有着非常重要的作用,一旦缺少了氦气储备,我国的经济发展和社会稳定也会受到极大的威胁。也因此,如果美国向中国涨价,我们在没有能够替代氦气的新能源的条件下,根本毫无办法,只能任人宰割。

中国做出的努力‍

在如今,氦气的价格不断飙升,中美的关系也复杂多变,甚至在贸易上也时有摩擦,我国要未雨绸缪,做好美国卡掉氦气来源的准备。目前我们对于氦气太被动了,必须要打破长期以来依赖于国外进口的困境。

为了让中国高端技术制造领域减少对国外的依赖性,我国投入了大量的资金,建立氦气厂,不断创新和研究技术,探寻提取氦气的方法,防止中国的“脖子”再次被美国扼住。终于,在2020年,北京一家公司在国家的支持和鼓励下,成功从天然气废料中提取到了氦气。

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天然气废料中提取氦气

随后在国家的支持下,宁夏也开设了大型的氦气厂,年产量虽然只有20吨,还不够中国进口的一点零头,但是这种氦气厂建造成本低,如果发展起来,可以在全国范围广泛推广下去。试想一下,如果一家工厂产量很低,那么一百家,一千家呢?

有科学家对此表示,我国氦气厂的建立,同样预示着在未来的芯片和火箭燃料领域,我国也将能够挣脱进口的约束。

同时天然气废料中的氦气数量不少,虽然产量也不是很高,但也能为我国节省不少成本资金。对于我国而言,这是中国氦气提取领域的一个大跨步,是我国未来不再受到氦气限制的重要起点。

中国又被美国“卡脖子”?为何中国95%的氦气都靠进口?

中国氦气厂

有专家表示,按照我国每年大约4000到5000吨的氦气需求量,大约至少要10年以后才能实现氦气的自主性。

尽管时间还长,我国仍旧需要长期进口氦气,但这也相当于是“有备无患”,不至于在受到限制的时候一点办法都没有,心里有了底气,做事也会硬气。

美国对中国做出的其他“卡脖子”‍

中国的发展速度可谓是飞速,不管是在任何领域,都时常有着创新和进步。中国也向来明白科技才是硬道理的真理,一直都在大力发展高科技技术,培养高新技术人才。然而在2020年,为了防止中国发展进程,美国在高新领域做出了“卡脖子”的行为。

中国又被美国“卡脖子”?为何中国95%的氦气都靠进口?

中国芯片科技

华为作为中国当时发展较好的高科技公司,首当其冲受到了美国的打压,先是美国禁止国民使用华为的设备,甚至申请外援,号召英国、澳大利亚等国家同样禁用华为。

随后,中国的其他高科技企业也遭到了制裁和约束,甚至还列出了一批限制出口到中国的科研产品,比如光刻机、航空轮胎等等,这些都是当时我国还为研发出来,只能依赖于外国的产品。

在此基础上,中国不退反进,直接宣布要将“卡脖子”清单变成我国大力投入、加强发展的科研方向,在相关领域奋起直追,早日实现自产自足,摆脱限制。

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光刻机

结论

中国一向秉承着中华民族的优良品德,却也不是软弱可欺的。正是因为中国本身具有的强大的韧性和拼搏,我国才能从短短几十年由贫困的模样变成如今老一辈年轻时做梦都不会想到的繁荣昌盛。

就像是一颗弹簧,打压只会激起中国不断努力奋斗的意志,只会让中国的科研人员更加充满了战胜困难的决心。正如当年比尔盖茨曾经对白宫所说的话,打压只会起到反作用,未来中国迟早会拥有相关的技术,美国也就彻底失去了中国的市场。


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