Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Устройство от компании Vacree – преодолевает барьер чистоты добываемого гелия, обеспечивая Китай стратегическим ресурсом для науки, космоса и производства полупроводников.
От охлаждения ускорителей частиц до питания космических кораблей — гегелий необходим современной науке. Однако его получение в сверхчистом виде долгое время было серьёзной инженерной проблемой. Теперь китайская команда заявляет, что ей удалось решить эту задачу.
Компания Vacree Technologies из Яньаня представила устройство, способное производить гелий чистотой 99,99997% из природных газовых месторождений с низким содержанием гелии.
Особенности технологии и её значение
Уровень чистоты гелия, известный как 6N9-марка (6N9 grade – шесть девяток), означает, что на каждый миллион молекул гелия приходится только одна молекула примеси.
Этот показатель редко достигается, что подчёркивает достижение, которое позволило комбинированному процессу экстракции преодолеть ограничения традиционных методов. По данным, это первая система в Китае, способная работать непрерывно, производя до 400 000 кубических метров сверхчистого гелия ежегодно.
Гелий, будучи инертным газом с крайне низкой температурой кипения, не похож ни на один другой элемент, что позволяет применять его в технологиях, которые в противном случае были бы невозможны.
Элемент используется для поддержания криогенных температур в сверхпроводящих магнитах, в ускорителях частиц и аппаратах МРТ (Магнитно-резонансная томография), а также в производстве полупроводников, системах наддува космических аппаратов и в атомной энергетике.
Инновация является результатом 6 лет исследований под руководством учёного Ронга Чэнсюя. Процесс сочетает несколько этапов: каталитическое дегидрирование удаляет примеси водорода; мембранное разделение и короткоцикловая адсорбция (КЦА) – отфильтровывают такие газы, как азот и метан; а сверхнизкотемпературная очистка удаляет неон.
Несмотря на широкое применение, гелий является невозобновляемым ресурсом. Высвободившись в атмосферу, он улетучивается в космос. Большая часть современного гелия является побочным продуктом добычи природного газа, а ведущими странами-производителями являются США, Катар и Алжир.
Однако получение сверхчистого гелия, необходимого для чувствительных научных и аэрокосмических систем, остаётся сложным и дорогостоящим процессом.
Стратегическая важность гелия
Китай сталкивается с дополнительными трудностями. Среднее содержание гелия в его месторождениях природного газа составляет всего от 0,03 до 0,05%.
Для сравнения, международные богатые гелием месторождения обычно содержат от 1 до 7%. Это несоответствие значительно усложнило достижение порога чистоты 99,9999%, известного как марка 6N (шесть девяток), не говоря уже о том, чтобы превзойти его.
Примеси неона в продукте поддерживаются на уровне ниже 0,3 ppm (частей на миллион), что соответствует так называемой марке 6N9, то есть на каждый миллион молекул гелия приходится только одна молекула примеси.
Традиционные методы добычи, включая криогенное разделение и КЦА, неэффективны при таких низких концентрациях. Это привело к тому, что Китай был вынужден полагаться на дорогостоящий импорт для удовлетворения своего спроса на сверхчистый гелий.
Роль гелия как стратегического ресурса резко возросла в последние годы. Нехватка поставок вызвала скачки цен и напряжение в отраслях, зависящих от этого газа. Разрабатывая собственные технологии для добычи и очистки гелия до почти идеальной чистоты, Китай решает как научную проблему, так и вопрос национальной безопасности.
Недавнее исследование IDTechEx прогнозирует, что к 2035 году мировой спрос на гелий удвоится, поскольку промышленные предприятия внедряют технологии рекуперации и исследуют новые геологические запасы, чтобы компенсировать надвигающиеся ограничения поставок.
Поделись видео: