L'heli és un element químic amb el símbol He i el nombre atòmic 2. És un gas atmosfèric rar, incolor, insípid, insípid, no tòxic, no inflamable, només lleugerament soluble en aigua. La concentració d'heli a l'atmosfera és de 5,24 x 10-4 en percentatge en volum. Té els punts d'ebullició i fusió més baixos de qualsevol element, i només existeix com a gas, excepte en condicions extremadament fredes.

L'heli es transporta principalment com a heli gasós o líquid i s'utilitza en reactors nuclears, semiconductors, làsers, bombetes, superconductivitat, instrumentació, semiconductors i fibra òptica, criogènica, ressonància magnètica i investigació de laboratori d'R+D.

La font freda de baixa temperatura

L'heli s'utilitza com a refrigerant criogènic per a fonts de refrigeració criogènica, com ara la ressonància magnètica (MRI), l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (RMN), l'accelerador de partícules quàntiques superconductores, el gran col·lisionador d'hadrons, interferòmetre (SQUID), ressonància d'espin electrònic (ESR) i emmagatzematge d'energia magnètica superconductora (SMES), generadors superconductors MHD, sensor superconductor, transmissió d'energia, transport maglev, espectròmetre de masses, imant superconductor, separadors de camp magnètic fort, imants superconductors de camp anular per a reactors de fusió i altres investigacions criogèniques. L'heli refreda els materials superconductors criogènics i els imants a prop del zero absolut, moment en què la resistència del superconductor cau sobtadament a zero. La resistència molt baixa d'un superconductor crea un camp magnètic més potent. En el cas dels equips de ressonància magnètica utilitzats als hospitals, els camps magnètics més forts produeixen més detalls en les imatges radiogràfiques.

L'heli s'utilitza com a superrefrigerant perquè l'heli té els punts de fusió i ebullició més baixos, no es solidifica a pressió atmosfèrica i 0 K, i l'heli és químicament inert, cosa que fa gairebé impossible reaccionar amb altres substàncies. A més, l'heli esdevé superfluid per sota de 2,2 Kelvin. Fins ara, l'ultra-mobilitat única no s'ha explotat en cap aplicació industrial. A temperatures inferiors a 17 Kelvin, no hi ha substitut de l'heli com a refrigerant a la font criogènica.

Aeronàutica i Astronàutica

L'heli també s'utilitza en globus i dirigibles. Com que l'heli és més lleuger que l'aire, els dirigibles i els globus estan plens d'heli. L'heli té l'avantatge de no ser inflamable, tot i que l'hidrogen és més flotant i té una taxa d'escapament més baixa de la membrana. Un altre ús secundari és en la tecnologia de coets, on l'heli s'utilitza com a mitjà de pèrdua per desplaçar el combustible i l'oxidant als tancs d'emmagatzematge i condensar l'hidrogen i l'oxigen per fer combustible per a coets. També es podria utilitzar per eliminar el combustible i l'oxidant dels equips de suport terrestre abans del llançament, i podria refredar prèviament l'hidrogen líquid a la nau espacial. En el coet Saturn V utilitzat en el programa Apol·lo, es necessitaven uns 370.000 metres cúbics (13 milions de peus cúbics) d'heli per llançar-se.

Detecció i anàlisi de detecció de fuites de canonades

Un altre ús industrial de l'heli és la detecció de fuites. La detecció de fuites s'utilitza per detectar fuites en sistemes que contenen líquids i gasos. Com que l'heli es difon a través dels sòlids tres vegades més ràpid que l'aire, s'utilitza com a gas traçador per detectar fuites en equips d'alt buit (com els tancs criogènics) i recipients d'alta pressió. L'objecte es col·loca en una cambra, que després s'evacua i s'omple d'heli. Fins i tot a velocitats de fuita tan baixes com 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), l'heli que s'escapa a través de la fuita es pot detectar mitjançant un dispositiu sensible (un espectròmetre de masses d'heli). El procediment de mesura sol ser automatitzat i s'anomena prova d'integració d'heli. Un altre mètode més senzill és omplir l'objecte en qüestió amb heli i cercar manualment les fuites mitjançant un dispositiu portàtil.

L'heli s'utilitza per a la detecció de fuites perquè és la molècula més petita i és una molècula monoatòmica, de manera que l'heli es filtra fàcilment. El gas d'heli s'omple a l'objecte durant la detecció de fuites i, si es produeix una fuita, l'espectròmetre de masses d'heli podrà detectar la ubicació de la fuita. L'heli es pot utilitzar per detectar fuites en coets, dipòsits de combustible, intercanviadors de calor, línies de gas, electrònica, tubs de TELEVISIÓ i altres components de fabricació. La detecció de fuites amb heli es va utilitzar per primera vegada durant el projecte Manhattan per detectar fuites a les plantes d'enriquiment d'urani. L'heli de detecció de fuites es pot substituir per hidrogen, nitrogen o una barreja d'hidrogen i nitrogen.

Soldadura i treball del metall

El gas d'heli s'utilitza com a gas protector en la soldadura per arc i la soldadura per arc de plasma a causa de la seva energia potencial d'ionització més alta que altres àtoms. El gas d'heli al voltant de la soldadura evita que el metall s'oxidi en estat fos. L'alta energia potencial d'ionització de l'heli permet la soldadura d'arc de plasma de metalls diferents utilitzats en la construcció, la construcció naval i l'aeroespacial, com ara el titani, el zirconi, el magnesi i els aliatges d'alumini. Tot i que l'heli del gas de protecció es pot substituir per argó o hidrogen, alguns materials (com l'heli de titani) no es poden substituir per a la soldadura per arc de plasma. Perquè l'heli és l'únic gas segur a altes temperatures.

Una de les àrees de desenvolupament més actives és la soldadura d'acer inoxidable. L'heli és un gas inert, la qual cosa significa que no experimenta cap reacció química quan s'exposa a altres substàncies. Aquesta característica és especialment important en gasos de protecció de soldadura.

L'heli també condueix bé la calor. És per això que s'utilitza habitualment en soldadures on es requereix una major aportació de calor per millorar la humectabilitat de la soldadura. L'heli també és útil per accelerar.

En general, l'heli es barreja amb argó en quantitats variables a la barreja de gasos protectors per aprofitar al màxim les bones propietats d'ambdós gasos. L'heli, per exemple, actua com a gas protector per ajudar a proporcionar modes de penetració més amples i poc profunds durant la soldadura. Però l'heli no proporciona la neteja que fa l'argó.

Com a resultat, els fabricants de metalls sovint consideren barrejar argó amb heli com a part del seu procés de treball. Per a la soldadura d'arc de metall protegit amb gas, l'heli pot contenir del 25% al ​​75% de la barreja de gas a la barreja d'heli/argó. En ajustar la composició de la mescla de gas protector, el soldador pot influir en la distribució de calor de la soldadura, que al seu torn afecta la forma de la secció transversal del metall de soldadura i la velocitat de soldadura.

Indústria electrònica de semiconductors

Com a gas inert, l'heli és tan estable que gairebé no reacciona amb cap altre element. Aquesta propietat fa que s'utilitzi com a blindatge en la soldadura per arc (per evitar la contaminació d'oxigen a l'aire). L'heli també té altres aplicacions crítiques, com ara la fabricació de semiconductors i fibra òptica. A més, pot substituir el nitrogen en el busseig profund per evitar la formació de bombolles de nitrogen al torrent sanguini, evitant així la malaltia del busseig.

Volum global de vendes d'heli (2016-2027)

El mercat global d'heli ens va arribar als 1.825,37 milions de dòlars el 2020 i s'espera que arribi als 2.742,04 milions de dòlars el 2027, amb una taxa de creixement anual composta (CAGR) del 5,65% (2021-2027). El sector té una gran incertesa en els propers anys. Les dades de previsió per al període 2021-2027 d'aquest document es basen en el desenvolupament històric dels últims anys, les opinions dels experts del sector i les opinions dels analistes d'aquest article.

La indústria de l'heli està altament concentrada, s'obté de recursos naturals i té fabricants globals limitats, principalment als Estats Units, Rússia, Qatar i Algèria. Al món, el sector de consum es concentra als Estats Units, la Xina i Europa, etc. Els Estats Units tenen una llarga història i una posició inquebrantable en la indústria.

Moltes empreses tenen diverses fàbriques, però normalment no estan a prop dels seus mercats de consum objectiu. Per tant, el producte té un alt cost de transport.

Des dels primers cinc anys, la producció ha crescut molt lentament. L'heli és una font d'energia no renovable, i als països productors hi ha polítiques per garantir el seu ús continuat. Alguns prediuen que l'heli s'esgotarà en el futur.

La indústria té una alta proporció d'importacions i exportacions. Gairebé tots els països utilitzen heli, però només uns pocs tenen reserves d'heli.

L'heli té una àmplia gamma d'usos i estarà disponible en cada cop més camps. Atesa l'escassetat de recursos naturals, és probable que la demanda d'heli augmenti en el futur, la qual cosa requerirà alternatives adequades. S'espera que els preus de l'heli continuïn augmentant del 2021 al 2026, de 13,53 $ / m3 (2020) a 19,09 $ / m3 (2027).

La indústria es veu afectada per l'economia i la política. A mesura que l'economia global es recupera, cada cop més gent es preocupa per millorar els estàndards ambientals, especialment a les regions subdesenvolupades amb grans poblacions i creixement econòmic ràpid, la demanda d'heli augmentarà.

Actualment, els principals fabricants mundials inclouen Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) i Gazprom (Ru), etc. El 2020, la quota de vendes dels 6 millors fabricants superarà el 74%. S'espera que la competència en el sector s'intensifiqui en els propers anys.

HL Equips criogènics

A causa de l'escassetat de recursos d'heli líquid i l'augment del preu, és important reduir la pèrdua i la recuperació d'heli líquid en el seu procés d'ús i transport.

HL Cryogenic Equipment, que es va fundar el 1992, és una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment està compromès amb el disseny i la fabricació del sistema de canonades criogèniques aïllades al buit i els equips de suport relacionats per satisfer les diferents necessitats dels clients. El tub aïllat al buit i la mànega flexible estan construïts amb materials aïllants especials de pantalla múltiple de múltiples capes i de buit elevat i passa per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes i tractaments d'alt buit, que s'utilitzen per transferir oxigen líquid, nitrogen líquid. , argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, gas etilè liquat LEG i gas natural liquat GNL.

La sèrie de productes de canonada amb camisa al buit, mànega amb camisa al buit, vàlvula amb camisa al buit i separador de fases a HL Cryogenic Equipment Company, que va passar per una sèrie de tractaments tècnics extremadament estrictes, s'utilitzen per transferir oxigen líquid, nitrogen líquid, argó líquid, hidrogen líquid, heli líquid, LEG i GNL, i aquests productes es donen servei per a equips criogènics (per exemple, tancs criogènics, dewars i caixes frigorífiques, etc.) en indústries de separació d'aire, gasos, aviació, electrònica, superconductors, xips, muntatge d'automatització, alimentació i begudes, farmàcia, hospital, biobanc, cautxú, enginyeria química de fabricació de nous materials, ferro i acer i investigació científica, etc.

HL Cryogenic Equipment Company s'ha convertit en el proveïdor / venedor qualificat de Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani i Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang), etc.