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我們都知道,中國的稀土儲量位居世界第一位,因此在特朗普提出關稅后,它將是我們手中的“王牌”,直接就遏制美國軍工業的“命脈”。
可美國卻在氦氣儲量位居世界第一的位置,而且我國每年都要消耗超2000萬立方米的氦氣,其中有95%以上都需要從美國長期進口,所以一旦美國停止出口,那我國就將面臨“卡脖子”局面。
那么,我國為何要常年進口氦氣?如果美國斷供,我國又該如何應對呢?
“黃金氣體”的致命價值
氦氣在宇宙中含量豐富,但在地球上卻極度稀缺,目前全球探明儲量僅519億立方米,其中美國獨占206-236億立方米(占40%),而中國僅有11.82億立方米(占2%)。
雖然我國在鄂爾多斯、塔里木等盆地發現了氦氣資源,但平均含量不足 0.1%,具有商業開發價值的氣田僅占22.63%,而且中國作為全球第二大氦氣消費國,每年要消耗超2000萬立方米的氦氣,這就導致了我國對進口氦氣的高度依賴。
最為主要的是,在現代科技的眾多領域中,氦氣都發揮著不可替代的作用,例如在醫療領域,核磁共振成像(MRI)設備是診斷許多疾病的關鍵工具,而氦氣則是維持MRI設備超導磁體超低溫環境的必備冷卻劑。
而且一臺高端MRI設備,就需要消耗數千升液氦才能維持超低溫環境,尤其是全球每年因設備維護和更換產生的氦氣消耗量高達數萬噸。
甚至在半導體制造領域,氦氣也被廣泛應用于光刻、蝕刻等工藝環節,而且它還主要用于冷卻設備、保護芯片免受污染,確保芯片制造的高精度和高良率。
就連在航天領域,氦氣也被用于火箭燃料的增壓和推進劑的輸送,以及衛星和空間站設備的冷卻。
此外,氦氣還在深海潛水、光纖制造、量子計算等領域有著重要應用,可以說,氦氣是現代科技的隱形支柱,一旦缺少的話,就會導致眾多關鍵產業將陷入停滯。
美國的百年壟斷
值得注意的是,早在1917年,美國政府就開始投資開發氦氣提取技術,為飛艇提供安全升力氣源。
尤其是在1925年,美國通過《氦氣保護法案》,將氦氣列為“國家戰略物資”,嚴格限制出口,更是在1960年,《氦氣法修正案》更強制規定所有私有氦氣必須賣給政府,建立國家氦氣儲備庫,確保其在冷戰太空競賽中的優勢。
而且在2022年全球十大高純氦氣生產商榜單中,美國企業占據四席(普萊克斯、空氣化工等),而中國企業無一上榜。
根據數據統計,在2023年,中國氦氣消耗量就達到了2618萬立方米,其中95%依賴進口,而且進口來源光是卡塔爾占83%,但其氦氣工廠核心技術由美國空氣化工公司掌控,雖然美國直接供應僅剩5%,但隨時可能切斷閥門。
其實這種依賴也曾讓我國付出沉重代價,在2018年,美國清空氦氣庫存時,國際價格暴漲4倍,而且在2022年,卡塔爾工廠檢修疊加俄烏沖突,中國氦氣進口價飆升56%,半導體企業被迫高價搶購。
中國的突圍
不過面對氦氣供應的潛在危機,我國也并非束手無策,而是積極采取一系列措施,從多個維度構建應對體系,努力降低對美國氦氣的依賴,保障關鍵領域的供應鏈安全。
例如一項名為LNG-BOG提氦的技術突破,那就是當液化天然氣在-162℃儲存時,會因熱量滲入產生含氦閃蒸汽,而傳統做法是直接燒掉,但中國科學家卻發現其中蘊藏寶貴氦氣,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的真空提氦冷箱,實現每小時提取65立方米氦氣,關鍵部件國產化率從30%躍升至80%,甚至在2024年,全國新投產7套提氦裝置,總產能突破1000萬立方米/年,產量同比增長40%,將進口依賴度拉低至85%。
再加上2023年,中石化與俄羅斯天然氣工業股份公司簽署協議,共同開發西伯利亞阿穆爾氦氣田,該項目預計2026年投產,年供氦氣1.2億立方米,相當于中國當前進口量的45%。
甚至在非洲,中國援建坦桑尼亞氦氣提純廠,以基建換資源鎖定十年3000萬立方米優先采購權。
而且類似模式正復制到阿爾及利亞、莫桑比克等新興氦氣產區,尤其是進口結構也因此重構,例如美國占比降至5%以下,卡塔爾供應占比近90%,形成“去美化”供應鏈。
最為主要的是,天津、寧波的鹽穴深處,兩座總容量500萬立方米的地下儲氦庫已建成,可保障芯片、醫療等關鍵領域半年需求。
而且回收技術同步突破,例如深圳比亞迪建成全球首個氦氣閉環回收系統,將醫院核磁共振設備的年損耗率也從15%壓縮至2%。
當然更具顛覆性的是中科院研發的“鈷基量子磁性制冷材料”,該材料在-253℃實現無氦超導,實驗室數據表明可替代70%醫用液氦,更是被比爾·蓋茨基金列為“全球十大顛覆性創新”。
主要信息來源:
原文登載于極目新聞2024年01月13日關于全球鬧“氦荒”,這種“黃金氣體”到底金貴在哪的報道
原文登載于新華社新媒體2023年04月04日關于瞭望|氦氣對外依存度超過95%,國產化核心技術突破進展如何——專訪中國科學院院士張鎖江的報道
原文登載于封面新聞2025年02月21日關于實現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蘇剛的報道
原文登載于中國能源新聞網2025年06月03日關于國家能源集團低碳院在電催化合成氨領域取得重要研究進展的報道
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