هلیوم در صنعت: کاربردهای شگفت انگیز این گاز سبک

هلیوم به عنوان یک محصول فرعی فرآیندهای استخراج گاز طبیعی کاربردهای فراوانی در زندگی روزمره ما دارد. استفاده از آن در صنایع نفت و گاز و کیسه‌های هوای خودروها گرفته تا اکتشافات فضایی و خنک کردن تجیهزات و دستگاه‌ها و نیز قطعات الکترونیک، گاز هلیوم نقش مهمی در بسیاری از بخش‌های صنعتی ایفا می‌کند. اهمیت این گاز در مراکز صنعتی مختلف به شرح ذیل می باشد.

کاربرد هلیوم در صنعت

هلیوم و صنعت خودروسازی

این گاز بخش عمده مخلوط گازی استفاده شده درون کیسه‌های هوای خودرو (Airbags) را تشکیل می‌دهد. گازی که درون کیسه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد تشکیل شده از %80 گاز هلیوم و مابقی گاز آرگون است. دلایل مختلفی برای این کار وجود دارد. یکی از مهم‌ترین آن‌ها، عدم تولید گرما توسط این گاز حین باد شدن کیسه‌ها می‌باشد، که برخلاف روش‌های سنتی باعث ایجاد سوختگی برای رانندگان نمی‌گردد. هم‌چنین، این گاز قدرت نفوذپذیری بسیار بالایی دارد، به گونه‌ای که باعث باد شدن کیسه‌های هوا در کسری از ثانیه (03/0 ثانیه) می‌شود.

هلیوم و صنعت هوافضا

مخلوط این گاز با گاز اکسیژن برای زدودن گازهای باقیمانده در مخزن سوخت موشک‌های فضایی استفاده می‌شود. یکی دیگر از فواید گاز هلیوم به هنگام پرتاب موشک به فضا می‌باشد، که از این طریق می‌توان به ساختار موشک به هنگام برخاست فشار وارد کرد و آن را محکم نگه داشت. به علاوه، با استفاده از این گاز می‌توان به مخازن سوخت هیدروژن مایع یا دیگر سوخت‌ها فشار وارد کرد تا به موتورهای موشک وارد شوند.

هلیوم در اکتشافات فضایی کاربرد گسترده‌ای دارد. برای مثال، سازمان فضایی آمریکا (ناسا) از این گاز برای جدا نگه داشتن گازهای داغ و سوخت مایع فوق سرد به هنگام پرتاب موشک استفاده می‌کند. از دیگر کاربردهای جالب گاز، کمک به شناسایی موشک‌های کروز که در ارتفاع پایین پرواز می‌کنند می‌باشد، که این امر ناشی از حرکت سریع‌تر صدا در هلیوم نسبت به هوا (5 برابر سریع‌تر) است. هم‌چنین، زمانی که طول عمر یک ماهواره تمام شود، یک بالون با هلیوم پر می‌شود تا با فراهم آوردن نیروی کششی کافی برای ماهواره آن را دوباره وارد جو زمین کند تا در آ‌‌ن‌جا سوزانده شود.

هلیوم و نقش برودتی آن

برخلاف گاز نیتروژن، گاز هلیوم در دماهای بسیار پایین منجمد نمی‌شود و از آن می‌توان به عنوان یک عامل خنک کننده در صنایع مختلف مورد مصرف قرار می گیرد. این گاز در دمای 450- درجه سانتی‌گراد به مایع تبدیل شده و در مواردی که به دمای بسیار پایین نیاز است استفاده می‌گردد.

یکی از آن‌ها، سردسازی دستگاه‌ تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (Magnetic Resonance Imaging (MRI)) است. از این گاز برای خنک‌سازی سیم‌پیچ‌های مغناطیسی ابررسانا (Superconductive Magnet Coils) استفاده می‌شود. الکتریسیته از طریق سیم‌پیچ‌ها عبور داده می‌شود تا از این طریق بتوان یک میدان مغناطیسی بسیار قوی درحدود 5/0 تا 2 تسلا که بسیار بیشتر از میدان مغناطیسی زمین (در حدود 65 میکروتسلا) است را ایجاد کرد. از آن‌جایی که میدان مغناطیسی مورد نیاز بسیار قوی می‌باشد بایستی سیم پیچ‌ها را خنک کرد تا از این طریق بتوان به مقدار انرژی یا ابررسانایی مورد نیاز دست پیدا کرد. هم‌چنین، با انجام عمل سردسازی می‌توان الکتریسیته را بدون مقاومت الکتریکی از هادی عبور داد.

نقش برجسته گاز در سرد کردن باعث شده است تا از آن در برخورددهنده هادرونی بزرگ (Large Hadron Collider) استفاده شود. برخورددهنده هادرون بزرگترین و سردترین شتاب‌دهنده ذرات روی زمین است. نقش گاز هلیوم در برخورد دهنده شبیه به دستگاه ام‌آرآی است. آهنرباهای این دستگاه بایستی در دمای نزدیک به صفر مطلق (460- درجه سانتی‌گراد) خنک شوند، که این کار را می‌توان با کمک هلیوم مایع انجام داد.

از این گاز هم‌چنین می‌توان برای خنک‌سازی تجهیزات ماهواره‌های فضایی استفاده کرد. هیدروژن، سوخت مورد استفاده در موشک‌ها بوده و از گاز هلیوم در دمای 4 کلوین (460- درجه سانتی‌گراد) برای سردسازی قسمت‌های گرم شده ماهواره به هنگام کار در فضا استفاده می‌شود. ذخیره‌سازی هلیوم مایع درون کرایوستات (Cryostat) صورت می‌گیرد. دارای یک عایق چند لایه بوده، که این موضوع آن‌ها را قادر می‌سازد تا چندین سال در دمای بسیار پایین در فضا بمانند.

کاربرد دیگر گاز هلیوم در آشکارسازهای مادون قرمز (Infrared Detectors) می‌باشد. علت اصلی استفاده از آشکارسازها، تشخیص اجسام در حال حرکت به سمت ماهواره‌ها می‌باشد. مغناطیس‌سنج‌های موجود در ماهواره کمک شایانی به اندازه‌گیری ارتفاع آن، سنجش میدان‌های مغناطیسی زمین و سیارات دیگر و درنهایت تشخیص هرگونه تشعشع در اطراف زمین می‌کند. ماهواره نجومی فروسرخ (Infrared Astronomical Satellite) که در سال 1983 برای جمع‌آوری داده‌های فروسرخ به فضا پرتاب شد، از ابرسیال هلیوم 4 (یکی از ایزوتوپ‌های هلیوم) برای خنک نگه داشتن ماهواره استفاده کرد. دلیل این امر آن بود که این ابرسیال فاقد ویسکوزیته بوده و برخلاف مایعات معمولی می‌تواند از منافذ ریز به خوبی عبور کنند.

کاربرد گاز هلیوم در نقش برودتی

تماس سریع با کارشناسان

کاربرد گاز هلیوم در صنعت هسته ای

هلیوم و صنعت هسته‌ای

خصوصیاتی از جمله هدایت حرارتی و گرمای ویژه فوق‌العاده، رادیواکتیو نبودن و عدم واکنش‌پذیری با ذرات دیگر باعث شده‌اند تا گاز هلیوم به عنوان یک عامل خنک کننده در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر آن، این گاز هادی انتقال گرمای بسیار خوبی برای راکتورها می‌باشد.

کاربرد گاز هلیوم در نفت و گاز

صنایع نفت و گاز

یکی از مهم‌ترین کاربردهای گاز هلیوم در پتروشیمی و پالایشگاه استفاده از در آزمایشگاه‌های جداسازی این مراکز می‌باشد. این گاز در دستگاه کروماتوگرافی گازی به عنوان گاز حامل مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقش آن، انتقال نمونه پس از تبخیر به درون ستون به منظور جداسازی می‌باشد. دلائل استفاده از گاز هلیوم در دستگاه کروماتوگرافی، درجه خلوص بسیار بالا و عدم واکنش‌پذیری آن است.

کابرد گاز هلیوم در جوشکاری

جوشکاری

گاز هلیوم کاربرد بسیار زیادی در جوشکاری قوس الکتریکی دارد، که مهم‌ترین دلیل این امر، انرژی یونیزاسیون بالای آن است. به عنوان گاز محافظ در اطراف مکان جوش عمل کرده و از اکسید شدن فلزات جلوگیری به عمل می‌آورد.

حفظ مواد غذایی و اشیای قدیمی

کاربرد گاز هلیوم تنها به صنعت محدود نشده و در نگهداری از مواد غذایی نیز نقش اساسی ایفا می‌کند. با کاهش مقدار اکسیژن در بسته‌بندی‌ها و ظروف مواد غذایی می‌توان تا حد زیادی از فساد ناشی از رشد باکتری‌ها جلوگیری کرد. این فرآیند همچنین به حفظ طعم و بافت مواد غذایی مختلف نظیر گوشت و میوه‌ها در طول زمان کمک شایانی می‌کند.

یکی دیگر از کاربردهای جالب گاز هلیوم، حفظ اشیای قدیمی و باستانی می‌باشد. گالری‌های هنری در سراسر جهان اغلب به محیطی کنترل ‌شده با غلظت کم گاز اکسیژن نیاز دارند تا بتوان آثار هنری را برای مدت طولانی و بدون هیچ‌گونه آسیبی حفظ کرد. این موضوع با استفاده از گاز هلیوم محقق می‌شود.

تولید هارد درایو

هلیوم در برخی از هارد دیسک‌ها استفاده می‌شود. دلیل این امر این است که گاز، ظرفیت ذخیره‌سازی داده‌ها را بالا می‌برد. علاوه بر آن، هلیوم به دیسک‌های در حال چرخش اجازه می‌دهد تا به یکدیگر نزدیک‌تر شوند. دیسک های چرخان از نظر انرژی کارآمدتر هستند، زیرا به قدرت موتور کمتر و میزان خنک کنندگی کمتری نیاز دارند.

پوشش‌دهی فلزات

از نظر شیمیایی، هلیوم گازی بی اثر است. همچنین، سرعت صوت بسیار بالایی دارد. این ویژگی‌ها باعث شده تا هلیوم بجای نیتروژن به‌عنوان گاز حامل پودر پاشنده در پوشش‌دهی اسپری سرد و حرارتی استفاده شود. پاشش حرارتی و سرد، که معمولاً به‌عنوان پاشش فلز نیز شناخته می‌شوند، نوعی فرآیند پوشش‌دهی سطحی هستند که با کمک آن‌ها می‌توان طیف وسیعی از فلزات و سرامیک‌ها را پوشش‌دهی کرد.

کاربرد هلیوم در صنایع الکترونیک

هدایت گرمایی و گرمای ویژه بالای گاز هلیوم باعث شده است تا این گاز جهت تولید مواد نیمه هادی مفید واقع شود. در این راستا، گاز به هنگام رشد بلور (کریستال) جهت ساخت ویفرهای سیلیکونی، پردازش چیپ‌های نیمه‌هادی و تولید صفحات LCD کاربرد قابل توجهی دارد. کاربرد این گاز در صنعت الکترونیک تنها به این موارد محدود نشده و به عنوان گاز خنک کننده حین تولید فیبرهای نوری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد گاز هلیوم در الکترونیک
کاربردهای دیگر

مواردی که در بالا بیان شدند، مهم‌ترین کاربردهای گاز هلیوم در صنایع مختلف می‌باشند. علاوه بر آن‌ها، از این گاز استفاده‌های مختلف دیگری نیز می‌شود، که در ادامه به مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌شود:

  • گاز در انواع مختلفی از لیزرها نظیر لیزر هلیوم-نئون استفاده می‌شود. لیزر هلیوم-نئون علاوه بر جراحی چشم، در بارکد اسکنر (بارکدخوان) نیز کاربرد دارد.
  • با استفاده از گاز هلیوم می‌توان ایزوتوپ‌های رادیواکتیوی تولید کرد که در زمینه پزشکی، تحقیقاتی، بهبود فرآیندهای کنترل کیفیت، ارتقای استانداردهای ایمنی و پیشرفت‌های تکنولوژی بسیار مفید هستند.
  • هلیوم در صنایع دفاعی برای آزمایش‌های موتور موشک، بالون‌های علمی، هواپیماهای نظارتی و سیستم‌های هدایت موشک هوا به هوا کاربرد چشمگیری دارد.
  • گاز برای خنک کردن دوربین‌های ترموگرافی و تجهیزات مورد استفاده توسط تیم‌های جستجو و نجات و هم‌چنین کارکنان پزشکی برای شناسایی و نظارت بر فرآیندهای فیزیولوژیکی خاص بسیار مفید است.
  • صنایع مختلف از هلیوم برای تشخیص نشت گاز در محصولات خود استفاده می‌کنند. این گاز به دلیل عدم واکنش‌پذیری یک گاز ردیاب ایمن به شمار می‌آید. تولیدکنندگان محصولات آئروسل، لاستیک، یخچال، کپسول آتش‌نشانی، تهویه مطبوع و سایر تجهیزات از گاز برای تست مهروموم محصولات خود قبل از عرضه به بازار استفاده می‌کنند.
  • به دلیل سبک بودن گاز می‌توان از آن در بالن‌های هواشناسی استفاده کرد.
  • مخلوط گازی هلیوم و اکسیژن قابل استفاده برای تنفس غواصان در اعماق دریا می‌باشد.
  • هلیوم به عنوان یک گاز محافظ در تولید تیتانیوم و زیرکونیوم و هم‌چنین رشد کریستال‌های سیلیسیم و ژرمانیوم عمل می‌کند.
  • ضریب شکست بسیار کم و هدایت گرمایی بالا باعث شده است تا گاز در تلسکوپ‌های خورشیدی استفاده شوند.
  • تجهیزات سردساز نظیر یخچال و فریزر، ابررساناها، نشانگرهای لیزری، تونل‌های باد مافوق صوت، پمپ‌های احیای قلبی-ریوی، بالون‌های هوایی کوچک مورد استفاده توسط گشت مرزی و موشک‌های سوخت مایع همگی به هلیوم نیاز دارند.

2 دیدگاه در “هلیوم در صنعت: کاربردهای شگفت انگیز این گاز سبک

  1. سپهر گفت:

    سلام وقت بخیر
    من برای شهرک صنعتی که هستیم میخواهیم خرید گاز هلیوم انجام بدهم لطفا اطلاع دهید نحوه خرید به چه صورت و چطور میشه از قیمت های روز مطلع شد

    1. بنیان گاز گفت:

      سلام وقت شما هم بخیر دوست عزیز

      خرید محصولات ما به دو صورت تماس تلفنی و آنلاین از طریق سایت قابل انجام است. به دلیل نوسانات قیمت ها بهتر است قبل از ثبت سفارش حتما با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید. شماره های تماس کارشناسان : 09128949341 – 09128918875

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید
برای دیدن نوشته هایی که دنبال آن هستید تایپ کنید.
تماس با کارشناسان فروش