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我們都知道,中國(guó)的稀土儲(chǔ)量位居世界第一位,因此在特朗普提出關(guān)稅后,它將是我們手中的“王牌”,直接就遏制美國(guó)軍工業(yè)的“命脈”。
可美國(guó)卻在氦氣儲(chǔ)量位居世界第一的位置,而且我國(guó)每年都要消耗超2000萬(wàn)立方米的氦氣,其中有95%以上都需要從美國(guó)長(zhǎng)期進(jìn)口,所以一旦美國(guó)停止出口,那我國(guó)就將面臨“卡脖子”局面。
那么,我國(guó)為何要常年進(jìn)口氦氣?如果美國(guó)斷供,我國(guó)又該如何應(yīng)對(duì)呢?
“黃金氣體”的致命價(jià)值
氦氣在宇宙中含量豐富,但在地球上卻極度稀缺,目前全球探明儲(chǔ)量?jī)H519億立方米,其中美國(guó)獨(dú)占206-236億立方米(占40%),而中國(guó)僅有11.82億立方米(占2%)。
雖然我國(guó)在鄂爾多斯、塔里木等盆地發(fā)現(xiàn)了氦氣資源,但平均含量不足 0.1%,具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的氣田僅占22.63%,而且中國(guó)作為全球第二大氦氣消費(fèi)國(guó),每年要消耗超2000萬(wàn)立方米的氦氣,這就導(dǎo)致了我國(guó)對(duì)進(jìn)口氦氣的高度依賴。
最為主要的是,在現(xiàn)代科技的眾多領(lǐng)域中,氦氣都發(fā)揮著不可替代的作用,例如在醫(yī)療領(lǐng)域,核磁共振成像(MRI)設(shè)備是診斷許多疾病的關(guān)鍵工具,而氦氣則是維持MRI設(shè)備超導(dǎo)磁體超低溫環(huán)境的必備冷卻劑。
而且一臺(tái)高端MRI設(shè)備,就需要消耗數(shù)千升液氦才能維持超低溫環(huán)境,尤其是全球每年因設(shè)備維護(hù)和更換產(chǎn)生的氦氣消耗量高達(dá)數(shù)萬(wàn)噸。
甚至在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,氦氣也被廣泛應(yīng)用于光刻、蝕刻等工藝環(huán)節(jié),而且它還主要用于冷卻設(shè)備、保護(hù)芯片免受污染,確保芯片制造的高精度和高良率。
就連在航天領(lǐng)域,氦氣也被用于火箭燃料的增壓和推進(jìn)劑的輸送,以及衛(wèi)星和空間站設(shè)備的冷卻。
此外,氦氣還在深海潛水、光纖制造、量子計(jì)算等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用,可以說,氦氣是現(xiàn)代科技的隱形支柱,一旦缺少的話,就會(huì)導(dǎo)致眾多關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)將陷入停滯。
美國(guó)的百年壟斷
值得注意的是,早在1917年,美國(guó)政府就開始投資開發(fā)氦氣提取技術(shù),為飛艇提供安全升力氣源。
尤其是在1925年,美國(guó)通過《氦氣保護(hù)法案》,將氦氣列為“國(guó)家戰(zhàn)略物資”,嚴(yán)格限制出口,更是在1960年,《氦氣法修正案》更強(qiáng)制規(guī)定所有私有氦氣必須賣給政府,建立國(guó)家氦氣儲(chǔ)備庫(kù),確保其在冷戰(zhàn)太空競(jìng)賽中的優(yōu)勢(shì)。
而且在2022年全球十大高純氦氣生產(chǎn)商榜單中,美國(guó)企業(yè)占據(jù)四席(普萊克斯、空氣化工等),而中國(guó)企業(yè)無一上榜。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在2023年,中國(guó)氦氣消耗量就達(dá)到了2618萬(wàn)立方米,其中95%依賴進(jìn)口,而且進(jìn)口來源光是卡塔爾占83%,但其氦氣工廠核心技術(shù)由美國(guó)空氣化工公司掌控,雖然美國(guó)直接供應(yīng)僅剩5%,但隨時(shí)可能切斷閥門。
其實(shí)這種依賴也曾讓我國(guó)付出沉重代價(jià),在2018年,美國(guó)清空氦氣庫(kù)存時(shí),國(guó)際價(jià)格暴漲4倍,而且在2022年,卡塔爾工廠檢修疊加俄烏沖突,中國(guó)氦氣進(jìn)口價(jià)飆升56%,半導(dǎo)體企業(yè)被迫高價(jià)搶購(gòu)。
中國(guó)的突圍
不過面對(duì)氦氣供應(yīng)的潛在危機(jī),我國(guó)也并非束手無策,而是積極采取一系列措施,從多個(gè)維度構(gòu)建應(yīng)對(duì)體系,努力降低對(duì)美國(guó)氦氣的依賴,保障關(guān)鍵領(lǐng)域的供應(yīng)鏈安全。
例如一項(xiàng)名為LNG-BOG提氦的技術(shù)突破,那就是當(dāng)液化天然氣在-162℃儲(chǔ)存時(shí),會(huì)因熱量滲入產(chǎn)生含氦閃蒸汽,而傳統(tǒng)做法是直接燒掉,但中國(guó)科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)藏寶貴氦氣,盡管濃度僅0.03%。
但是在2020年,寧夏鹽池就建成全球首套商業(yè)化BOG提氦裝置,從廢棄尾氣中提取99.9998%高純氦氣。
而且珠海森鉑公司研發(fā)的真空提氦冷箱,實(shí)現(xiàn)每小時(shí)提取65立方米氦氣,關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化率從30%躍升至80%,甚至在2024年,全國(guó)新投產(chǎn)7套提氦裝置,總產(chǎn)能突破1000萬(wàn)立方米/年,產(chǎn)量同比增長(zhǎng)40%,將進(jìn)口依賴度拉低至85%。
再加上2023年,中石化與俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司簽署協(xié)議,共同開發(fā)西伯利亞阿穆爾氦氣田,該項(xiàng)目預(yù)計(jì)2026年投產(chǎn),年供氦氣1.2億立方米,相當(dāng)于中國(guó)當(dāng)前進(jìn)口量的45%。
甚至在非洲,中國(guó)援建坦桑尼亞氦氣提純廠,以基建換資源鎖定十年3000萬(wàn)立方米優(yōu)先采購(gòu)權(quán)。
而且類似模式正復(fù)制到阿爾及利亞、莫桑比克等新興氦氣產(chǎn)區(qū),尤其是進(jìn)口結(jié)構(gòu)也因此重構(gòu),例如美國(guó)占比降至5%以下,卡塔爾供應(yīng)占比近90%,形成“去美化”供應(yīng)鏈。
最為主要的是,天津、寧波的鹽穴深處,兩座總?cè)萘?00萬(wàn)立方米的地下儲(chǔ)氦庫(kù)已建成,可保障芯片、醫(yī)療等關(guān)鍵領(lǐng)域半年需求。
而且回收技術(shù)同步突破,例如深圳比亞迪建成全球首個(gè)氦氣閉環(huán)回收系統(tǒng),將醫(yī)院核磁共振設(shè)備的年損耗率也從15%壓縮至2%。
當(dāng)然更具顛覆性的是中科院研發(fā)的“鈷基量子磁性制冷材料”,該材料在-253℃實(shí)現(xiàn)無氦超導(dǎo),實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明可替代70%醫(yī)用液氦,更是被比爾·蓋茨基金列為“全球十大顛覆性創(chuàng)新”。
主要信息來源:
原文登載于極目新聞2024年01月13日關(guān)于全球鬧“氦荒”,這種“黃金氣體”到底金貴在哪的報(bào)道
原文登載于新華社新媒體2023年04月04日關(guān)于瞭望|氦氣對(duì)外依存度超過95%,國(guó)產(chǎn)化核心技術(shù)突破進(jìn)展如何——專訪中國(guó)科學(xué)院院士張鎖江的報(bào)道
原文登載于封面新聞2025年02月21日關(guān)于實(shí)現(xiàn)無液氦極低溫固體制冷意義何在?專訪中科院理論物理所副所長(zhǎng)蘇剛的報(bào)道
原文登載于中國(guó)能源新聞網(wǎng)2025年06月03日關(guān)于國(guó)家能源集團(tuán)低碳院在電催化合成氨領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展的報(bào)道
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