GIỚI THIỆU VỀ BÌNH KHÍ HELI VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ

Khí Heli là gì? Đây là một loại khí trơ được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau như chế tạo thiết bị bán dẫn điện tử, ứng dụng trong y tế, các hoạt động giải trí… tuy nhiên cách điều chế chúng lại khá khó khăn. Hãy cùng Toàn Cầu tìm hiểu thêm về loại khí này qua bài viết sau nhé.

1. Khí Heli là gì?

Heli là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học với số hiệu nguyên tử bằng 2 và nguyên tử khối bằng 4. Công thức khí Heli: He

Nó có điểm sôi thấp nhất trong tất cả các nguyên tố và chỉ có thể đông đặc tại áp suất rất cao. Nguyên tố này thường là loại khí đơn nguyên tử và có tính trơ về mặt hóa học

Đây là nguyên tố nhiều thứ hai trong vũ trụ, chỉ sau hydro. Trong khí quyển Trái Đất, heli có mật độ theo thể tích là 5,2 x 10-6 tại mực nước biển và tăng dần tới độ cao 24km, chủ yếu là do phần lớn khí này trong bầu khí quyển Trái Đất đã thoát ra ngoài khoảng không gian vũ trụ bởi tỷ trọng thấp cùng tính trơ của nó.

Trong vỏ Trái Đất, chúng là nguyên tố phổ biến thứ 71 với tỷ lệ 8 x 10-9 và chỉ có 4 x 10-12 trong nước biển. Có thể nói, khí này được hình thành từ sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố, vì vậy có thể tìm thấy heli trong các mỏ khoáng chất chứa urani hay thori,… và trong một vài loại nước khoáng hoặc khí núi lửa phun trào. Nó tồn tại trong nhiều loại khí tự nhiên.

2. Nguồn gốc khí Heli

• Ban đầu, loại khí này được tìm thấy trong các giếng dầu và đá dưới lòng đất. Tuy nhiên, tại thời điểm đó, cách chế tạo khí He chưa phát triển và nó chỉ được ứng dụng chủ yếu trong các loại khinh khí cầu bay.
• Vào những năm sau đó, Hoa Kỳ đã trở thành trung tâm dự trữ và chế tạo loại khí này lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, chi phí bỏ ra để có thể duy trì hoạt động của trung tâm quá lớn trong khi nguồn thu từ việc điều chế và bán sản phẩm ra thị trường không đủ so với nguồn vốn bỏ ra. Vì vậy, trung tâm này đã bị đóng cửa nhưng đồng thời cũng mở ra một ngành công nghiệp khai thác khí He trên phạm vị toàn cầu. Đặc biệt với các nước có nguồn khí từ thiên nhiên chứa nhiều loại khí này.

Trữ lượng điều chế khí được ước tính vào khoảng 410 tỷ m3 và tập trung chủ yếu tại những nước lớn như Mỹ, Nga và Qatar.

3. Cách tạo khí Heli

Trước đây khí heli được tạo ra chủ yếu bằng cách bóc tách, chiết nạp từ không khí, ngày nay chúng được điều chế từ thiên nhiên mang lại giải pháp an toàn và hiệu quả nhất.

Để thu được loại khí trơ này cần trải qua 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1:

• Ngưng tụ khí tự nhiên tại mức nhiệt độ thấp để các khí có thể chuyển sang dạng hóa lỏng
• Lúc này khí Heli sẽ được thu dưới trạng thái khí đậm đặc
• Hàm lượng hữu ích của nó được đánh giá là rất lớn, không dưới 80%

- Giai đoạn 2:

• Tiến hành quá trình tình chế, thực hiện loại bỏ các tạp chất lẫn bên trong hỗn hợp khí đã thu được bên trên để có sản phẩm tinh khiết
• Một số chất có thể lẫn trong hỗn hợp này là: khí metan, nitơ, hydro,.. Sau quá trình này, khí Heli đã được lọc để thu được sản phẩm thu được có độ tinh khiết hơn 90%

Phương pháp này được thực hiện dựa theo nguyên tắc mỗi loại khí sẽ có nhiệt độ hóa lỏng riêng. Mỗi phân đoạn nhiệt sẽ có một chất được hóa lỏng và tách ra theo thứ tự: khí có nhiệt độ hóa lỏng cao sẽ tách ra trước. Sau đó dòng khí sẽ tiếp tục được làm mát để tách các khí khác.

Tuy nhiên, cách tạo ra khí heli này có chi phí khá cao mà hàm lượng của chúng trong không khí thấp nên phương pháp này thường ứng dụng cho sản xuất khí nitơ và khí oxy.

4.Ứng dụng của khí Heli

Sản xuất cáp quang

• Các sợi cáp quang cung cấp kết nối internet và truyền hình cáp được sản xuất bên trong môi trường helium tinh khiết (tránh bong bóng khí không bị mắc kẹt bên trong cáp)

Sản xuất chất bán dẫn

• Ứng dụng trong quy trình làm mát chuyên dụng
• Sử dụng để làm khí pha loãng cho việc khắc plasma
• Dùng làm khí mang cho các quá trình lắng đọng
• Làm máy dò rò rỉ

Trong ngành hàng không vũ trụ

• Heli lỏng là khí nén nhiên liệu lỏng cho các tên lửa
• Sử dụng trong làm sạch các bể chứa nhờ tính trơ

Trong khoa học nghiên cứu

• Sử dụng cho máy gia tốc hạt lớn và máy gia tốc hạt Hadron lớn

Trong lò phản ứng hạt nhân

• Nhờ vào việc sử dụng tuabin để truyền khí qua lõi mà các lò phản ứng có thể tạo ra nhiệt.

Bình khí cho thợ lặn

• Bình khí cho thợ lặn gồm hỗn hợp của 80% khí heli và 20% oxy. Việc bổ sung helium cho các thợ lặn trong môi trường áp suất cao giúp họ dễ thở hơn trong không khí.

Trong y tế

• Trong ngành y tế: He được sử dụng kết hợp với oxy để điều trị bệnh hen suyễn, khí phế thũng cùng một số vấn đề về hô hấp khác bơi việc kết hợp này đến phổi nhanh hơn nhiều so với việc điều trị bằng oxy

Trong MRI

• Bệnh viện không thể tạo ra quét MRI khi không có helium. MRI hay hình ảnh cộng hưởng từ dùng một nam châm cực kỳ mạnh mẽ để có thể tạo ra các hình ảnh chi tiết về cấu trúc bên trong cơ thể mà loại nam châm này phải được làm mát để hoạt động và khí He là sản phẩm hoàn hảo cho nhiệm vụ này.

Hàn và luyện kim

• Nhờ vào tính chất không bắt lửa cùng khả năng tản nhiệt nhanh chóng mà khí helium được dùng kết hợp với khí Argon và khí Nitơ để tạo thành các tấm lá chắn cho cơ sở luyện kim. Ngoài ra, chúng còn giúp làm mát các nam châm trong quá trình hàn hồ quang và mang đến hiệu quả luyện kim như mong đợi
• Trong công nghệ hàn: khí này có tính dẫn nhiệt cao hơn do đó có thể bảo vệ được các chi tiết hàn dày tốt hơn so với khí Argon.

Phát hiện rò rỉ khí

• Nhờ vào đặc tính khuếch tán cao, nhanh chóng, khí Heli được sử dụng trong kiểm tra rò rỉ cho các thiết bị máy móc như hệ thống điều hòa xe hơi, tàu thuyền hay thử nghiệm hệ thống chân không.

Ứng dụng laser khí

• Ánh sáng đỏ từ laser helium-neon được sử dụng trong quét mã vạch hàng hóa cũng như đóng vai trò quan trọng cho nhiều hệ thống hiển vi quét laser đồng tiêu.

Trong vui chơi giải trí

• Thường được dùng để bơm bóng bay hay khinh khí cầu hoặc các trò khác như đổi giọng nói.

Trong sản xuất công nghiệp

• Được dùng như một loại khí bảo vệ tốt trong phát triển silic và germanium tinh thể, titan cùng zirconi
• Sử dụng loại khí này để tính độ tuổi của các loại đá có chứa uranium và thorium
• Được xem như môi trường không khí để bảo vệ sợi quang và bán dẫn sản xuất.

Khí Heli có độc không hay gây nguy hiểm không?

• Đây là một loại khí trơ, không tác dụng hóa học với các chất khác, không có độc hại và không gây cháy nổ.
• Tuy nhiên khi sử dụng loại khí này cần lưu ý: có thể xảy ra tình trạng thiếu oxy nghiêm trọng, nghẹt thở, chóng mặt nếu hít trực tiếp một lượng lớn khí heli. Da và mắt tiếp dụng với chúng ở dạng lỏng có thể gây tê cóng.
• Đặc biệt, một số người muốn thay đổi giọng nói tạm thời bằng cách hít He trực tiếp được nén trong bình khí có áp lực lớn, gây nguy hiểm. Bởi khi dòng khí phụ ra cực nhanh và mạnh có thể làm vỡ các mô phổ và nếu chúng đi vào trong mạch máu có thể dẫn tới hiện tượng đột quỵ, gây tử vong nhanh chóng.

Hít khí Heli gây hiện tượng đổi giọng nói là do đâu?

Giọng nói thay đổi sau khi hít khí heli do cách thức sóng âm thanh đã đi qua các môi trường khí khác nhau. He là loại khí nhẹ hơn so với không khí rất nhiều, trong khi đó không khí nặng và dày đặc hơn. Do vậy, tốc độ của làn sóng âm thanh khi đi qua môi trường khí heli sẽ nhanh hơn nhiều so với đi qua không khí. Khi chúng ta hít khí He, trong vòm họng sẽ tràn ngập khí đó. Vì vậy, tần số giọng nói sẽ biến đổi và tăng lên rất nhiều. giọng sẽ thay đổi, trở nên cao và trong hơn.

6.Nhà cung cấp khí hiệu chuẩn, khí Heli chất lượng uy tín

Công ty Cổ phần khí chuẩn Toàn cầu là nhà cung cấp tất cả các loại khí chuẩn, khí hiệu chuẩn hàng đầu tại Việt Nam.

Quý khách hàng nếu có nhu cầu sử dụng khí chuẩn, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline: 0858.446.446; 0814144144 hoặc truy cập wedsite: khichuanvietnam.com để được tư vấn.

Trân trọng cảm ơn!