Το ήλιο είναι ένα χημικό στοιχείο με το σύμβολο που αυτός και ο ατομικός αριθμός 2 είναι ένα σπάνιο ατμοσφαιρικό αέριο, άχρωμο, άγευστο, άγευστο, μη τοξικό, μη εύφλεκτο, μόνο ελαφρώς διαλυτό στο νερό. Η συγκέντρωση ηλίου στην ατμόσφαιρα είναι 5,24 x 10-4 κατ 'όγκο. Έχει τα χαμηλότερα σημεία βρασμού και τήξης οποιουδήποτε στοιχείου και υπάρχει μόνο ως αέριο, εκτός από εξαιρετικά κρύες συνθήκες.

Το ήλιο μεταφέρεται κυρίως ως αέρια ή υγρό ήλιο και χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, ημιαγωγούς, λέιζερ, λαμπτήρες, υπεραγωγιμότητα, όργανα, ημιαγωγούς και οπτικά οπτικά ινών, κρυογονική, μαγνητική τομογραφία και εργαστηριακή έρευνα.

Η κρύα πηγή χαμηλής θερμοκρασίας

Το ήλιο χρησιμοποιείται ως κρυογονικό ψυκτικό για κρυογονικές πηγές ψύξης, όπως η φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (MRI), η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR), η υπεραγωγική επιταχυντή κβαντικού σωματιδίου, ο μεγάλος ανιχνευτής hadron, interferometer (Squid), Electron Spin Resonance (ESR) και υπεραγωγική αποθήκευση μαγνητικής ενέργειας (ΜΜΕ), υπεραγωγικές γεννήτριες MHD, υπεραγωγικός αισθητήρας, μετάδοση ισχύος, μεταφορά Maglev, φασματόμετρο μάζας, μαγνήτης υπεραγώγισης, ισχυροί διαχωριστές μαγνητικού πεδίου, μαγνήτες υπερκατασκευασμένων πεδίων για αντιδραστήρες σύντηξης και άλλες κρυογονικές έρευνες. Το ήλιο ψύχει κρυογονικά υπεραγωγικά υλικά και μαγνήτες σε σχεδόν απόλυτο μηδέν, οπότε η αντίσταση του υπεραγωγού ξαφνικά πέφτει στο μηδέν. Η πολύ χαμηλή αντίσταση ενός υπεραγωγού δημιουργεί ένα πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Στην περίπτωση του εξοπλισμού μαγνητικής τομογραφίας που χρησιμοποιείται στα νοσοκομεία, τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία παράγουν περισσότερες λεπτομέρειες σε ακτινογραφικές εικόνες.

Το ήλιο χρησιμοποιείται ως σούπερ ψυκτικό επειδή το ήλιο έχει τα χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού, δεν στερεοποιείται στην ατμοσφαιρική πίεση και 0 K και το ήλιο είναι χημικά αδρανής, καθιστώντας σχεδόν αδύνατο να αντιδράσει με άλλες ουσίες. Επιπλέον, το ήλιο γίνεται υπερφυσικό κάτω από 2.2 Kelvin. Μέχρι τώρα, η μοναδική υπερ-κινητικότητα δεν έχει εκμεταλλευτεί σε οποιαδήποτε βιομηχανική εφαρμογή. Σε θερμοκρασίες κάτω από 17 Kelvin, δεν υπάρχει υποκατάστατο του ήλιου ως ψυκτικό στην κρυογονική πηγή.

Αεροναυτική και αστροναυτική

Το ήλιο χρησιμοποιείται επίσης σε μπαλόνια και αερόπλοια. Επειδή το ήλιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα, τα αερόπλοια και τα μπαλόνια είναι γεμάτα με ήλιο. Το ήλιο έχει το πλεονέκτημα ότι είναι μη εύφλεκτος, αν και το υδρογόνο είναι πιο φουσκωμένο και έχει χαμηλότερο ρυθμό διαφυγής από τη μεμβράνη. Μια άλλη δευτερεύουσα χρήση είναι η τεχνολογία πυραύλων, όπου το ήλιο χρησιμοποιείται ως μέσο απώλειας για την εκτόπιση καυσίμου και οξειδωτή σε δεξαμενές αποθήκευσης και συμπυκνώνει υδρογόνο και οξυγόνο για να κατασκευαστεί καύσιμο πυραύλων. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση καυσίμου και οξειδωτή από εξοπλισμό στήριξης εδάφους πριν από την εκτόξευση και θα μπορούσε να προ-δροσερό υγρό υδρογόνο στο διαστημικό σκάφος. Στον πυραύλο του Saturn V που χρησιμοποιήθηκε στο πρόγραμμα Apollo, χρειάστηκε περίπου 370.000 κυβικά μέτρα (13 εκατομμύρια κυβικά πόδια) ηλίου.

Ανίχνευση διαρροής και ανίχνευση διαρροής αγωγών

Μια άλλη βιομηχανική χρήση του ηλίου είναι η ανίχνευση διαρροών. Η ανίχνευση διαρροών χρησιμοποιείται για την ανίχνευση διαρροών σε συστήματα που περιέχουν υγρά και αέρια. Επειδή το ήλιο διαχέεται μέσω στερεών τρεις φορές ταχύτερα από τον αέρα, χρησιμοποιείται ως αέριο ιχνηθέτη για την ανίχνευση διαρροών σε εξοπλισμό υψηλής βάσης (όπως κρυογονικές δεξαμενές) και δοχεία υψηλής πίεσης. Το αντικείμενο τοποθετείται σε ένα θάλαμο, το οποίο στη συνέχεια εκκενώνεται και γεμίζει με ήλιο. Ακόμη και σε ποσοστά διαρροής τόσο χαμηλά όσο 10-9 mbar • L / S (10-10 PA • M3 / s), το ηλιοθεραπευτικό διαφεύγιμο μέσω της διαρροής μπορεί να ανιχνευθεί από μια ευαίσθητη συσκευή (φασματόμετρο μάζας ηλίου). Η διαδικασία μέτρησης είναι συνήθως αυτοματοποιημένη και ονομάζεται δοκιμή ενσωμάτωσης ηλίου. Μια άλλη, απλούστερη μέθοδος είναι να γεμίσετε το εν λόγω αντικείμενο με το ήλιο και να αναζητήσετε με μη αυτόματο τρόπο διαρροές χρησιμοποιώντας μια φορητή συσκευή.

Το ήλιο χρησιμοποιείται για την ανίχνευση διαρροών επειδή είναι το μικρότερο μόριο και είναι ένα μονοτομικό μόριο, έτσι ώστε το ήλιο να διαρρέει εύκολα. Το αέριο ηλίου συμπληρώνεται στο αντικείμενο κατά τη διάρκεια της ανίχνευσης διαρροών και εάν συμβεί διαρροή, το φασματόμετρο μάζας ηλίου θα είναι σε θέση να ανιχνεύσει τη θέση της διαρροής. Το ήλιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση διαρροών σε πυραύλους, δεξαμενές καυσίμου, εναλλάκτες θερμότητας, γραμμές αερίου, ηλεκτρονικά, τηλεοπτικούς σωλήνες και άλλα εξαρτήματα κατασκευής. Η ανίχνευση διαρροών που χρησιμοποιούν το ήλιο χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια του έργου του Μανχάταν για την ανίχνευση διαρροών σε φυτά εμπλουτισμού ουρανίου. Η ανίχνευση διαρροών μπορεί να αντικατασταθεί από υδρογόνο, άζωτο ή μείγμα υδρογόνου και αζώτου.

Συγκόλληση και μεταλλική εργασία

Το αέριο ηλίου χρησιμοποιείται ως προστατευτικό αέριο σε συγκόλληση τόξου και συγκόλληση τόξου πλάσματος λόγω της υψηλότερης δυναμικής ενέργειας ιονισμού από άλλα άτομα. Το αέριο ηλίου γύρω από τη συγκόλληση εμποδίζει το μέταλλο να οξειδώσει στην τετηγμένη κατάσταση. Η υψηλή δυναμική ενέργεια του ηλίου επιτρέπει τη συγκόλληση στο πλάσμα των ανόμοιων μετάλλων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή, στην ναυπηγική βιομηχανία και στην αεροδιαστημική, όπως το τιτάνιο, το ζιρκόνιο, το μαγνήσιο και τα κράματα αλουμινίου. Παρόλο που το ήλιο στο αέριο θωράκισης μπορεί να αντικατασταθεί από αργόν ή υδρογόνο, ορισμένα υλικά (όπως το ηλιοτικό τιτάνιο) δεν μπορούν να αντικατασταθούν για συγκόλληση τόξου πλάσματος. Επειδή το ήλιο είναι το μόνο αέριο που είναι ασφαλές σε υψηλές θερμοκρασίες.

Μία από τις πιο δραστήριες περιοχές ανάπτυξης είναι η συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα. Το ήλιο είναι ένα αδρανές αέριο, που σημαίνει ότι δεν υποβάλλονται σε χημικές αντιδράσεις όταν εκτίθενται σε άλλες ουσίες. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα αέρια προστασίας συγκόλλησης.

Το ήλιο διεξάγει επίσης θερμότητα καλά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιείται συνήθως στις συγκολλήσεις όπου απαιτείται υψηλότερη εισροή θερμότητας για τη βελτίωση της διαβρεξιμότητας της συγκόλλησης. Το ήλιο είναι επίσης χρήσιμο για την επιτάχυνση.

Το ήλιο αναμιγνύεται συνήθως με αργό σε ποικίλες ποσότητες στο προστατευτικό μείγμα αερίου για να επωφεληθεί πλήρως από τις καλές ιδιότητες και των δύο αερίων. Το ήλιο, για παράδειγμα, ενεργεί ως προστατευτικό αέριο για να βοηθήσει στην παροχή ευρύτερων και ρηχών τρόπων διείσδυσης κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης. Αλλά το ήλιο δεν παρέχει τον καθαρισμό που κάνει το Argon.

Ως αποτέλεσμα, οι κατασκευαστές μετάλλων συχνά θεωρούν την ανάμιξη αργού με ήλιο ως μέρος της διαδικασίας εργασίας τους. Για τη συγκόλληση μεταλλικού τόξου με θωρακισμένη αερίου, το ήλιο μπορεί να περιλαμβάνει 25% έως 75% του μείγματος αερίου στο μείγμα ηλίου/αργού. Ρυθμίζοντας τη σύνθεση του προστατευτικού μείγματος αερίου, ο συγκολλητής μπορεί να επηρεάσει τη διανομή θερμότητας της συγκόλλησης, η οποία με τη σειρά του επηρεάζει το σχήμα της διατομής του μέταλλο συγκόλλησης και την ταχύτητα συγκόλλησης.

Ηλεκτρονική βιομηχανία ημιαγωγών

Ως αδρανές αέριο, το ήλιο είναι τόσο σταθερό που δεν αντιδρά με άλλα στοιχεία. Αυτή η ιδιότητα το καθιστά χρησιμοποιείται ως ασπίδα σε συγκόλληση τόξου (για να αποφευχθεί η μόλυνση του οξυγόνου στον αέρα). Το ήλιο έχει επίσης άλλες κρίσιμες εφαρμογές, όπως ημιαγωγοί και οπτική παραγωγή ινών. Επιπλέον, μπορεί να αντικαταστήσει το άζωτο σε βαθιά κατάδυση για να αποφευχθεί ο σχηματισμός φυσαλίδων αζώτου στην κυκλοφορία του αίματος, εμποδίζοντας έτσι την κατάδυση.

Παγκόσμιος όγκος πωλήσεων ηλίου (2016-2027)

Η παγκόσμια αγορά ηλίου έφτασε τα 1825,37 εκατομμύρια δολάρια το 2020 και αναμένεται να φτάσει τα 2742,04 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2027, με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης (CAGR) 5,65% (2021-2027). Η βιομηχανία έχει μεγάλη αβεβαιότητα τα επόμενα χρόνια. Τα δεδομένα πρόβλεψης για το 2021-2027 σε αυτό το έγγραφο βασίζονται στην ιστορική εξέλιξη των τελευταίων ετών, στις απόψεις των εμπειρογνωμόνων της βιομηχανίας και στις απόψεις των αναλυτών σε αυτό το έγγραφο.

Η βιομηχανία ηλίου είναι ιδιαίτερα συγκεντρωμένη, προέρχεται από φυσικούς πόρους και έχει περιορισμένους παγκόσμιους κατασκευαστές, κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία, το Κατάρ και την Αλγερία. Στον κόσμο, ο τομέας των καταναλωτών συγκεντρώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Κίνα και την Ευρώπη και ούτω καθεξής. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν μακρά ιστορία και ασταμάτητη θέση στον κλάδο.

Πολλές εταιρείες έχουν πολλά εργοστάσια, αλλά συνήθως δεν είναι κοντά στις αγορές -στόχους τους. Ως εκ τούτου, το προϊόν έχει υψηλό κόστος μεταφοράς.

Από τα πρώτα πέντε χρόνια, η παραγωγή έχει αυξηθεί πολύ αργά. Το ήλιο είναι μια μη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και υπάρχουν πολιτικές στις χώρες παραγωγής για να εξασφαλιστεί η συνεχιζόμενη χρήση του. Μερικοί προβλέπουν ότι το ήλιο θα εξαντληθεί στο μέλλον.

Η βιομηχανία έχει υψηλό ποσοστό εισαγωγών και εξαγωγών. Σχεδόν όλες οι χώρες χρησιμοποιούν ήλιο, αλλά μόνο λίγοι έχουν αποθέματα ηλίου.

Το ήλιο έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων και θα είναι διαθέσιμο σε όλο και περισσότερα πεδία. Δεδομένης της έλλειψης φυσικών πόρων, η ζήτηση για ήλιο είναι πιθανό να αυξηθεί στο μέλλον, απαιτώντας κατάλληλες εναλλακτικές λύσεις. Οι τιμές του ήλιου αναμένεται να συνεχίσουν να αυξάνονται από 2021 σε 2026, από $ 13.53 / m3 (2020) σε $ 19.09 / m3 (2027).

Η βιομηχανία επηρεάζεται από την οικονομία και την πολιτική. Καθώς η παγκόσμια οικονομία ανακάμπτει, όλο και περισσότεροι άνθρωποι ανησυχούν για τη βελτίωση των περιβαλλοντικών προτύπων, ειδικά σε υπανάπτυκτες περιοχές με μεγάλους πληθυσμούς και γρήγορη οικονομική ανάπτυξη, η ζήτηση για ήλιο θα αυξηθεί.

Επί του παρόντος, οι μεγάλοι παγκόσμιοι κατασκευαστές περιλαμβάνουν Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) και Gazprom (RU) κλπ. Το 2020, το μερίδιο πωλήσεων των κορυφαίων 6 κατασκευαστών θα υπερβαίνει το 74%. Αναμένεται ότι ο ανταγωνισμός στον κλάδο θα γίνει πιο έντονος τα επόμενα χρόνια.

HL κρυογονικός εξοπλισμός

Λόγω της έλλειψης των πόρων υγρού ήλιου και της αυξανόμενης τιμής, είναι σημαντικό να μειωθεί η απώλεια και η ανάκτηση του υγρού ηλίου στη διαδικασία χρήσης και μεταφοράς.

Η HL Cryogenic Equipment που ιδρύθηκε το 1992 είναι ένα εμπορικό σήμα που συνδέεται με την HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. Η HL Cryogenic Equipment δεσμεύεται για το σχεδιασμό και την κατασκευή του υψηλού συστήματος κρυογονικής σωληνώσεων υψηλού κενού και του σχετικού εξοπλισμού υποστήριξης για την κάλυψη των διαφόρων αναγκών των πελατών. Ο μονωμένος σωλήνας κενού και ο εύκαμπτος εύκαμπτος σωλήνας κατασκευάζονται σε ειδικά μονωμένα υλικά υψηλού κενού και πολλαπλών επιπέδων πολλαπλών οθόνης και διέρχεται από μια σειρά εξαιρετικά αυστηρών τεχνικών θεραπειών και υψηλής θεραπείας κενού, η οποία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά υγρού οξυγόνου, υγρού αζώτου και , υγρό αργόν, υγρό υδρογόνο, υγρό ήλιο, υγροποιημένο πόδι αερίου αιθυλενίου και υγροποιημένο φυσικό αέριο.

Η σειρά προϊόντων του σωληνώματος κενού, ο σωλήνας κενού, ο εύκαμπτος σωλήνας κενού, η βαλβίδα με κενό και ο διαχωρισμός φάσης στην HL Cryogenic Equipment Company, η οποία διέρχεται από μια σειρά εξαιρετικά αυστηρών τεχνικών θεραπειών, χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά υγρού οξυγόνου, υγρού αζώτου, υγρού αργόν, Το υγρό υδρογόνο, το υγρό ήλιο, το πόδι και το ΥΦΑ, και αυτά τα προϊόντα εξυπηρετούνται για κρυογονικό εξοπλισμό (π.χ. κρυογονικές δεξαμενές, dewars και coldboxes κ.λπ.) σε βιομηχανίες διαχωρισμού αέρα, αερίων, αεροπορίας, ηλεκτρονικών, υπεραγωγών, τσιπς, συναρμολόγησης αυτοματισμού, τροφίμων & Τα ποτά, το φαρμακείο, το νοσοκομείο, το biobank, το καουτσούκ, το νέο υλικό κατασκευής χημικών μηχανικών, το σίδηρο και ο χάλυβα και η επιστημονική έρευνα κ.λπ.

Η HL Cryogenic Equipment Company έχει γίνει ο ειδικευμένος προμηθευτής/πωλητής Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani και Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) κ.λπ.