تقاضا برای هلیوم چگونه است؟

شیوع و همه گیری بیماری Covid-19 سبب شد تا تقاضا برای هلیوم کاهش یافته و سرانجام در فوریه 2020 کمبود هلیوم به طور ناگهانی برطرف شد. به این ترتیب بازار شاهد عرضه کافی شد که در نتیجه آن افزایش شیب دار قیمت ها متوقف گردید. پس از تجربه کاهش تقاضا به میزان 25٪ در سه ماهه دوم سال 2020 ، اکثر تقاضاهایی که کاهش یافته بودند دوباره به بازار بازگشتند و بازارهای هلیوم در اوایل سال 2021 در یک تعادل نسبی قرار گرفتند.

حفظ تداوم عرضه هلیوم

اگرچه عرضه و تقاضا برای هلیوم در حال حاضر در یک تعادل منطقی قرار دارند، اما این بدان معنا نیست که چالش صنعت برای حفظ عرضه قابل اعتماد هلیوم متوقف شده است. زیرا حمل و نقل هلیوم از راه های آبی از طریق کشتی ها و هم چنین از راه های خاکی با استفاده از کامیون ها با مشکلات ناشی از همه گیری Covid-19 و همچنین برخی اختلافات بین بین کشورهای مختلف روبرو است. با وجود این مسائل، تأمین کنندگان هلیوم به طور کلی توانسته اند با عرضه کافی در بازار، تداوم در زنجیره تأمین هلیوم را حفظ کنند.

روند برگشت تقاضا در کاربردهای مختلف

در حالی که برخی از کاربرد های خاص هلیوم، از جمله بادکنک های جشن ها و مهمانی ها و کاربرد در گازهای غواصی و MRI هنوز به طور کامل از تأثیرات همه گیری ناشی از Covid-19 خلاص نشده اند، اما بخش هایی مانند الکترونیک و هوا فضا در حال رشد هستند. این طور به نظر می رسد که بازگشت و افزایش تقاضا برای هلیوم می تواند نشان دهنده بهبود کلی فعالیت های اقتصادی باشد و ممکن است حدود یک سال دیگر طول بکشد تا تقاضا برای گاز هلیوم به طور کامل به سطح قبل از همه گیری Covid-19 بازگردد.

پروژه واحد قطر 3

اتفاق های بزرگی که بازارهای هلیوم در انتظار آن هستند شروع تولید هلیوم در واحد گاز بارزان در قطر است که از آن تحت عنوان قطر 3 و پروژه آمورگازپروم (Gazprom’s Amur) یاد می شود. اگرچه تصور می شود واحد قطر 3 از نظر مکانیکی کامل است، اما زمان بندی دقیق شروع تولید در حال بررسی است. این در حالی است که پیش بینی می شود تولیدات این واحد با سرعت کمتری آغاز شده و در نهایت به ظرفیت حدود 425 میلیون فوت مکعب استاندارد MMCF) ) در سال برسد. این پروژه دارای سه بخش است که انتظار می رود بخش اول این واحد تا قبل از پایان تابستان تولید خود را آغاز کند.  برنامه ریزی ها برای تولیدات بخش دوم و بخش سوم نیز به ترتیب برای اوایل سال 2022  و سال 2024 انجام شده است.

ظرفیت های جدید تولید و کاهش کمبود عرضه

زمان دقیق عرضه حاصل از پروژه قطر 3 مشخص نیست، اما به نظر می رسد احتمالاً تا پایان سال جاری 1 میلیون فوت مکعب و تاپایان سال 2022 دو میلیون فوت مکعب ظرفیت جدید تولیدی وارد بازار شود. در صورتی که این عرضه ها واقعا تحقق پیدا کنند. بازارهای هلیوم تغییر بزرگی را تجربه می کنند و دوره کمبودهای مداوم مکرر که از سال 2006 گریبان این بازارها را گرفته بود، سرانجام به پایان خواهد رسید.

منبع:https://bit.ly/3F4hZ0Q

مهم ترین کاربردها ی استفاده از هلیوم

در بسیاری از اوقات بدون این که خودمان اطلاعی داشته باشیم در حال استفاده از هلیوم و اثرات آن در زندگی روزمره هستیم. استفاده از تلفن همراه، در معاینات پزشکی مثل کاربرد هلیوم در صنعت  MRI از جمله مواردی هستند که با هلیوم سروکار دارند. خلوص هلیوم در بحث کاربردهای آن بسیار اهمیت دارد. و بسته به خلوص، می تواند کاربردهای متعددی در پزشکی، علوم زیستی، زمینه های صنعتی، تولیدی و موارد دیگر داشته باشد.

گرید تحقیقاتی با خلوص 99.9999 %

هلیوم با درجه خلوص بسیار بالا و نزدیک به 99.999 %  به عنوان گرید تحقیقاتی به شمار می رود این گرید بالاترین درصد خلوص و نزدیکترین به  %100 است و یکی از موارد استفاده آن در تولید تراشه های نیمه هادی است. تراشه های نیمه هادی بر روی بسترهای سیلیکونی با استفاده از واکنش های لایه نشانی و حکاکی شیمیایی در فاز گازی تولید می شوند و در نتیجه لایه های نازکی از مواد مختلف بر روی سطح بستر سیلیکونی ایجاد می شود. از آنجا که هلیوم از جرم بسیار کمی برخوردار است، می تواند با تلفیق تخصصی کنترل جرم، برای اندازه گیری و مدیریت مقدار بخار شیمیایی توزیع شده مورد استفاده قرار گیرد. این ماده همچنین در انتقال انرژی نقش مهمی دارد زیرا می تواند به عنوان محیط واسطه انتقال حرارت عمل کرده و  به حفظ یک دمای معین کمک کند.

گرید آزمایشگاهی با خلوص  99.9995 %

این گرید که گرید تحلیلی نیز نامیده می شود، یکی از خالص ترین گریدهای هلیوم موجود در بازار است و در بسیاری از کاربردهای مربوط به کروماتوگرافی و پردازش نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از کاربردهای اساسی این گاز می تواند به عنوان گاز محافظ در جوشکاری دیده شود. گازهای محافظ، گازهای بی اثر یا نیمه بی اثر هستند که در روشهای مختلف جوشکاری MIG و TIG برای محافظت منطقه جوش در برابر بخار آب و اکسیژن استفاده می شوند.

خلوص فوق العاده بالا  99.999 ٪

این گرید از هلیوم نیز در تحقیقات و پژوهش های علمی که نیاز به گاز با بیشترین درجه خلوص ندارند استفاده می شود. یکی از کاربردهای رایج برای این گرید، کروماتوگرافی گازی است که در آن ترکیبات مختلف از هم جدا شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. در این کاربرد، هلیوم به عنوان “گاز حامل” یا گاز بی اثر برای حمل نمونه ها استفاده می شود. وزن اتمی سبک هلیوم، خواص بی اثر آن و این که بطور قابل توجهی ایمن تر از هیدروژن ذخیره می شود، آن را به گزینه ای محبوب برای کروماتوگرافی گازی در طیف وسیعی از کاربردهای علوم زیستی و پزشکی تبدیل می کند. از هلیوم با خلوص فوق العاده بالا در طیف سنجی جرمی نیز استفاده می شود.

منبع: مهم ترین کاربردها ی  استفاده از هلیوم

استفاده از هلیوم برای تنفس بیماران چگونه است ؟

نظر بالینی، گاز هلیوم به عنوان یک گاز نجیب، در درمان انسداد مجاری هوایی و اختلالات تنفسی در کودکان و بزرگسالان استفاده می شود. علاوه بر این، مطالعات انجام شده در سال های اخیر در زمینه سلول ها و بافت های مختلف حیوانات و انسان ها نشان می دهد که هلیوم دارای اثرات بیولوژیکی عمیقی است: یکی از این اثرات که تحت عنوان “محافظ عضوی (organ conditioning)”  نامیده می شود موجب کاهش آسیب های سلولی می شود. اگرچه تحقیقات گسترده ای انجام شده است اما هنوز مکانیسم های مولکولی دقیق این اثرات محافظ عضوی هلیوم کاملاً مشخص نشده است. علاوه بر این، تفاوت های چشمگیری در اثرات محافظتی در اندام های مختلف وجود دارد.

استفاده از هلیوم برای تنفس بیماران

هلیوم از خانواده گازهای نجیب است، این خانواده، گروهی از عناصر شیمیایی هستند که اوربیتال های لایه ظرفیت آن ها کاملا پر بوده و موجب می شود که تمایل به واکنش شیمیایی آن ها بسیار کم و یا اصطلاحا “بی اثر” باشند. هلیوم به عنوان سبکترین گاز نجیب، دارای وزن مولکولی 4 گرم بر مول و کمترین نقطه ذوب و جوش در بین عناصر مختلف است. در مقایسه با گاز اکسیژن، گاز هلیوم دارای چگالی و گرانروی کمتری است که منجر به کاهش کار تنفس و در واقع راحتتر شدن تنفس می شود. بنابراین امروزه در بیماران مبتلا به بیماری انسدادی مجاری تنفسی از هلیوم استفاده می شود.کاربرد گاز هلیوم در پزشکی بسیار مهم است.

اثرات محافظتی در بافت ها

تعدادی از گازهای نجیب و بی اثر می توانند باعث تغییرات مولکولی شوند که منجر به محافظت از بافت ها و سلول ها در شرایط ایسکمی خون (توقف خونرسانی به بافت ها و سلول ها ) شوند. امروزه بیشترین مورد مطالعه در مورد xenon انجام شده است که و دارای اثرات عصبی و محافظتی قلب است. با این وجود، زنون به ندرت در دسترس است و دارای خاصیت بیهوشی است که استفاده از غلظت های بالاتر را در شرایط خاص بالینی محدود می کند. در مقابل، هلیوم به راحتی در دسترس است و فاقد خاصیت بیهوشی است. هلیوم هیچ عارضه جانبی نداشته و بنابراین می تواند برای محافظت از اعضای بدن در بیماران مفید باشد.

اهمیت محافظت از بافت ها و عضوهای مختلف

محافظت از عضو در شرایط ایسکمی یا توقف خون رسانی بسیار اهمیت دارد. در حین پیوند اعضا، جراحی عروق، سکته قلبی و مشکلات دیگر محافظت از قلب مطرح می شود که باید مورد بررسی قرار بگیرد. یک آنالیز اخیرا نشان داده است که هلیوم در جوندگان دارای خاصیت محافظت در برابر نورون و در خرگوش از محافظت قلبی برخوردار است. برای سایر اندام ها مانند کلیه و کبد، هنوز اطلاعات اندکی وجود دارد که بتوان نتیجه گیری کرد که آیا هلیوم اثرات محافظتی عضوی دارد.

منبع: https://bit.ly/3grmmqU

نکاتی درباره هلیوم

گاز هلیوم کوچکترین عضو خانواده گازهای نجیب ( بی اثر) در جدول تناوبی است که با فرمول شیمیایی He و عدد اتمی 2 نشان داده شده است.

گاز هلیوم دارای وزن اتمی 4.002602 gr/mol است.

هلیوم گازی بی بو، بی رنگ، بی مزه، غیرسمّی و خنثی است .

گاز هلیوم از نظر کم واکنش پذیر بودن بعد از نئون دومین عنصر کم واکنش محسوب می شود به گونه ای که در همه ی شرایط استاندارد بصورت تک اتمی باقی می ماند .

گاز هلیوم در مقایسه با گازهای تک اتمی از همه کمتر در آب حل می شود و نسبت به گازهای دیگر یکی از کم حل شدنی ترین گاز ها است.

ذخایر و تولید گاز هلیوم

کل ذخایر هلیوم در جهان چیزی در حدود 41 میلیارد متر مکعب است. اکثر این منابع در قطر، الجزایر، روسیه و ایالات متحده آمریکا قرار دارد. تولید جهانی هلیوم چیزی در حدود 175 میلیون متر مکعل در سال است و آمریکا بزرگترین تولید کننده آن به شمار می رود.

متاسفانه گاز هلیوم نیز مانند منابع نفتی و گاز محدود است و در صورت برداشت و استفاده ی بی رویه چیزی از آن برای نسل های آینده باقی نمی ماند. به همین دلیل باید مدیریت درستی در مصرف این منابع در سطح کلان اجرا شود

دمای ذوب و جوش هلیوم در میان دیگر عنصرها بسیار پایین است به همین دلیل در دمای اتاق و البته در بیشتر موارد به صورت گازی است مگر شرایط بسیار ویژه ای بر آن گذرانده شود.

هلیوم دارای پایین ترین نقطه ذوب ( نزدیک به صفر مطلق ) در میان عناصر است و تنها مایعی است که با کاهش دما به جامد تبدیل نمی شود و در فشار استاندارد تا دمای صفر مطلق به حالت مایع باقی می ماند؛ ( تنها با افزایش فشار می توان آن را به جامد تبدیل نمود)

کاربرد گاز هلیوم

هلیوم دارای ویژگی های یکتایی است که در بسیاری جاها به آن نیاز است. این ویژگی های هلیوم عبارتند از:نقطهٔ جوش، چگالی و حل شوندگی پایین،رسانش گرمایی بالا و واکنش ناپذیر بودن آن. هلیوم منبع تجدید ناپذیر است و با آزاد شدن آن به اتمسفر دیگر امکان بازیابی آن وجود ندارد. در حال حاضر عمر منابع هلیوم به ذخایر گاز طبیعی وابسته است و پیش بینی می شود بهای هلیوم در آینده همچنان سیر صعودی داشته باشد.

از گاز هلیوم در پویشگرهای ام آرآی، فضاپیماها، تِلِسکوپ ها و دستگاه نظارت بر پرتونگاری هسته ای استفاده می شود.

دومین گاز بعد از هیدروژن

پس از هیدروژن، هلیوم دومین عنصر از نظر فراوانی در جهان است. در عین حال منابع این ماده و درصد آن روی کره ی زمین کم است. ویلیام رامسی یک دانشمند اسکاتلندی برای اولین بار هلیوم را از کلویت (یک ماده معدنی رادیو اکتیو) استحصال کرد.

هلیوم را عمدتاً از گاز طبیعی استخراج می کنند و در روسیه یک شرکت انحصاری به تولید هلیوم می پردازد.

کپسول گاز هلیوم

از کپسول گاز هلیوم برای مصارف زیادی از جمله مصارف پزشکی و هم چنین به علت وزن کمتری که نسبت به هوا دارد برای شناور کردن بادکنک ها در هوا استفاده می کنند.

از هلیوم برای غواصی عمیق، درمان آسم و … نیز استفاده می شود. هلیوم سمی نیست و تنفس مقادیر جزئی آن در هوا کاملاً بی ضرر است. مقدار نیتروژن در خون غواصان در عمق زیاد آب زیاد می شود. در راه غواصی به سوی سطح این نیتروژن تمایل به خروج سریع دارد و به اصلاح باعث می شود خون جوش بزند! برای همین برای غواصی در کپسول گاز هلیوم به کار می رود تا این شرایط اورژانسی جلوگیری کند.

نقطه ذوب هلیوم چند است ؟

عنصر هلیوم در دمای معمولی به صورت گازی شکل است و نقطه ذوب هلیوم در دما های بسیار پایین معنی پیدا می کند. گفته شده است که نقطه ذوب این عنصر 272.2- درجه سلسیوس و نقطه جوش آن 268.9- درجه سلسیوس است. این دما ها در فشار استاندارد اتمسفری اندازه گیری شده اند و در فشار متفاوت ممکن است دماهای متفاوتی برای نقطه ذوب و جوش هلیوم به دست بیاید. برای مثال نقاط ذوب و جوش در ارتفاعات کوهستان و یا سطوح کم ارتفاع تر از سطح دریا بسیار متفاوت خواهند بود.

نقطه جوش اشباع

در ترمودینامیک «اشباع» یعنی شرایطی که در آن مخلوطی از گاز و مایع در دما و فشار مشخصی در کنار هم وجود داشته باشند. دمایی که تبخیر یا جوش در آن آغاز  می شود دمای اشباع جوش نامیده می شود. در شرایط برعکس که تقطیر رخ می دهد، نقطه ی آغاز را نقطه ی میعان اشباع می نامند.

نقطه ذوب اشباع

در ترمودینامیک، نقطه ذوب به دمایی گفته می شود که در آن جامد و مایع به تعادل برسند. افزودن گرما، جامد را بدون تغییر در درجه حرارت به مایع تبدیل می کند. البته این نقطه وابسته به میزان فشار است و برای اعلام نقطه ذوب هر ماده ای فشار استاندارد را منظور می کنند. اگر بحث تبدیل مایع به جامد مطرح باشد نام نقطه ی انجماد یا نقطه ی بلورینگی بر آن می گذارند.

مشخصات هلیوم

علاوه بر نقطه ذوب هلیوم که در بالا ذکر شد دیگر مشخصات هلیوم را می توانید در جدول زیر ببینید:

عنصر	هلیوم
عدد اتمی	2
نماد	He
دسته ی عنصری	گاز نجیب
حالت ماده در دما و فشار استاندارد	گاز
جرم اتمی	4.0026
چگالی در شرایط استاندارد (g/cm3)	0.1785
قابلیت اکسید شدن	0
الکترونکشانی	ندارد
انرژی یونش اول (eV)	24.5874
سال کشف	1895
کاشف	ویلیام رامزی
نقطه ذوب هلیوم (درجه سلسیوس)	272.2-
نقطه جوش	268.9-
هدایت حرارتی (W/m K)	0.1513
گرمای ویژه ( J/g K)	5.193
گرمای تبخیر (KJ/mol)	0.0845

اهمیت نقطه ذوب پایین

هلیوم از جمله عناصری است که نقطه ذوب بسیار پایینی دارد یعنی در دمای بسیار کمی به صورت مایع دیده می شود. به همین دلیل این ویژگی سبب شده است از ان برای مصارف منحصر به فرد خنک سازی دستگاه های مهم مانند MRI، NMR و جت استفاده کنند.

این ویژگی در کنار بی اثر بودن هلیوم باعث شده است که تقریباً هیچ عنصر دیگری توانایی رقابت با آن را نداشته باشد. از طرفی کمبود هلیوم در دنیا و تجدید ناپذیر بودن منابع استحصال هلیوم این نگرانی را به وجود می آورد که نقش های حیاتی هلیوم را در صورت اتمام این عنصر چگونه می توان تأمین کرد.

زیرا نقطه ذوب هلیوم درکنار بی اثر بودن، وزن کم  و ظرفیت هدایت حرارتی بالا در عنصر دیگری دیده نمی شود.

منبع: نقطه ذوب هلیوم چند است ؟