Wie wird Heliumgas gewonnen?
Heliumgas ist im Weltraum reichlich vorhanden – es ist ein Nebenprodukt von Fusionsreaktionen, die in Sternen auftreten. Das Heliumgas, das wir auf der Erde finden können und das dann in Heliumgastanks für den Einsatz in vielen kritischen Anwendungen gespeichert wird, ist jedoch begrenzt. Diese Art von Heliumgas, das als Helum4 bezeichnet wird, wird auf natürliche Weise unterirdisch durch die radioaktive Zersetzung und den Zerfall bestimmter Elemente wie Uran und Thorium erzeugt. Das Ergebnis dieser Reaktion sind Alphateilchen, die zwei Neutronen und Protonen enthalten., Diese kleinen Fragmente sammeln dann Elektronen aus ihrer Umgebung und bilden Helium, das später seinen Weg durch die Erdkruste und bis zum Weltraum macht.
Zum Glück für uns wird ein Teil von Helium-4 eingeschlossen und vermischt sich mit dem Erdgas, das unter Schichten unter der Erdoberfläche gefunden wird. Helium-4 wird dann mit Bohrlöchern aus dem Boden extrahiert, um es freizusetzen. Die Menge an Heliumgas, die im Erdgas gefunden werden kann, variiert von fast vernachlässigbar bis 4% seines Volumens., Das Helium-4 enthaltende Erdgas wird dann einer kryogenen Destillation unterzogen, um die Heliumpartikel zu erhalten. Einmal von Erdgas getrennt, durchläuft Helium-4 einen weiteren Raffinationsprozess, wonach es zu 99,99 + % Reinheit für den Marktverkauf gebracht wird.
Heliumgasreserven und Lieferkette
Die weltweite Nachfrage nach Helium nimmt weiter zu, was große Besorgnis über die endliche Ressource Heliumgas hervorruft und die Lieferkette dadurch fragil macht., Das Problem bei der Gewinnung von Heliumgas besteht darin, dass nicht viele Erdgasfelder hohe Konzentrationen an Heliumgas aufweisen und die Gewinnung von Helium aus solchen Feldern für die mageren Gasmengen zu kostspielig wäre. Laut Gas World sind 75% des weltweiten Heliumverbrauchs weitgehend auf drei Standorte beschränkt: Ras Laffan Industrial City in Katar, ExxonMobil in Wyoming und das National Helium Reserve in Texas.,
Als eine weitere Option für die Beschaffung von Helium inmitten der Angst vor seiner Knappheit haben einige Forscher vorgeschlagen, Helium durch verflüssigte Luft zu produzieren, aber die Kosten für die Produktion für das produzierte Helium wären nicht machbar, da die Menge an Helium in der Luft zu niedrig ist.
Heliumgasalternativen für die Gaschromatographie
Warum ist Helium so wertvoll? Es liegt an den einzigartigen Eigenschaften von Heliumgas, die das Gas für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen so wertvoll machen., Aufgrund der Unsicherheit über die zukünftige Versorgung mit Heliumgas und der unvermeidlichen Inflation der damit verbundenen Kosten greifen viele Branchen jedoch auf andere Quellen für ihre Anwendungen zurück.
Gaschromatographie ist eine dieser Anwendungen, bei der andere Gase als Trägergas anstelle von Helium verwendet werden. Obwohl die Wahl des Trägergases vom Inhalt der Probe abhängt, ist Wasserstoffgas einer der Hauptkonkurrenten als Ersatz für Helium. Mit einer sehr niedrigen Viskosität kann Wasserstoffgas die höchste Mobilitätsrate aller Trägergase liefern und die Zeit für die Probenanalyse verkürzen.,
Vorteile von Kosteneinsparungen sind auch ein weiterer Faktor, der bei der Entscheidung für eine Trägergasalternative berücksichtigt werden muss. Wasserstoffgas kann im Gegensatz zu Helium vor Ort durch Elektrolyse von deionisiertem Wasser unter Verwendung eines Wasserstoffgenerators hergestellt werden, wodurch die für eine effiziente Analyse erforderliche Reinheit bereitgestellt wird., Im Gegensatz zur Speicherung von Helium oder Wasserstoffgas in Zylindern kann Wasserstoff bei Bedarf mit einem Wasserstoffgenerator abgerufen werden, um sicherzustellen, dass das erzeugte Wasserstoffgas der für die Anwendung erforderlichen Menge entspricht und kein überschüssiges Gas im Voraus bestellt werden muss.
Die Sicherheit von Wasserstoffgas ist für Forscher, die nach einer Trägergasalternative suchen, oft ein Problem. Druckgasflaschen – sowohl für Wasserstoff als auch für Helium-können aufgrund des hohen Gasvolumens, das in einem Wasserstoff-oder Heliumgastank gespeichert ist, eine Sicherheitsbedrohung darstellen., Diese Bedenken werden jedoch durch die geringe Menge an gespeichertem Gas und die robuste Sicherheitstechnologie von Wasserstoffgeneratoren vor Ort gemildert. Heutzutage sind hauseigene Wasserstoffgeneratoren mit Sicherheitsdetektoren ausgestattet, die sicherstellen, dass das System im Falle eines Lecks heruntergefahren wird und die Risiken auf ein Minimum reduziert werden.
Angesichts wachsender Befürchtungen über die Knappheit von Ressourcen für die Gewinnung von Heliumgas und eines steigenden Preises greifen Labors auf andere Optionen für ihre Wahl des Trägergases zurück., Wasserstoffgeneratoren sind oft die erste Wahl für die Gaschromatographie und bieten einen zuverlässigen und sicheren Gasfluss.
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