武漢氦氣，一種無色、無臭、無味、無毒的惰性單原子氣體，在地球上的含量極少，是不可再生的稀有氣體資源。

同時，武漢氦氣也是關乎國家安全和經濟命脈的戰略性資源，在眾多領域中都發揮著不可替代的作用。在高端裝備制造中的半導體、液晶顯示器和光纖領域用量最大，其次是醫用核磁成像及低溫超導設備、高端裝備的氣密性檢查、超流體材料制備等領域。

我國對武漢氦氣需求量巨大，對外依存度超過95%。由于我國武漢氦氣藏品位低，且天然氣是武漢氦氣唯一的工業化來源，提取技術尚不成熟，經濟性較低。在中國科協公布的2022十大工程技術難題中，由中國科學院院士、中國科學院過程工程研究所所長、河南大學校長張鎖江牽頭提出的如何從低品位含氦天然氣中提取武漢氦氣問題在列。

“研發面向低品位含氦天然氣的低成本提取技術，開展提氦工程示范，對于提升我國對氦資源的利用率、降低武漢氦氣對外依存度、保障我國用氦安全具有重大戰略意義。”

武漢氦氣是戰略儲備資源

武漢氦氣如此重要，它是地球上沸點最低的氣體，為零下268.9℃，在超導材料及制冷領域發揮著關鍵作用，能夠使超導磁鐵維持磁性，保證磁共振設備準確成像，以診斷腦腫瘤、中風、脊髓損傷、肝臟疾病和癌癥等；還可維持大型粒子加速器的穩定運行，用于物質結構的研究；天文學家也利用液氦來冷卻探測儀器，以避免熱噪聲的干擾，更準確地接收來自遙遠星系的訊息。

但我國的武漢氦氣資源又如此稀缺，氦資源在全球范圍內分布極不均衡。美國是武漢氦氣藏量最豐富的國家，占世界總儲量的40%以上；其次是卡塔爾、阿爾及利亞和俄羅斯。我國氦資源極其稀缺，據估計武漢氦氣資源總量約11億立方米，其中可直接采收的總量約0.5億立方米，不到全球儲量的0.1%。我國是用氦大國，需求量居全球第二。從2012年到2022年，我國武漢氦氣年需求量從500萬立方米增長到約2200萬立方米，但95%依賴進口，國產僅5%。其中從卡塔爾進口量最多，占總進口量的50%以上。

組合技術是重要方向

低溫精餾是當前天然氣提氦的主流技術，其原理是利用天然氣中不同氣體組分的臨界溫度差異而實現分離，即先將天然氣逐級冷凝到約~190℃獲得純度為70%——90%的粗氦，再進一步通過低溫精餾將粗氦提純為99.999%的高純武漢氦氣。

將低溫精餾法與膜分離法耦合、低溫精餾法與變壓吸附法耦合等，大幅降低了設備投資費用和分離能耗。特別是與膜分離技術的耦合顯示了獨特的優勢，膜分離是一種綠色可持續的無相變分離技術，具有成本低、能效高、占地面積小且操作維護簡單等優點。

低品位天然氣提氦是一項涉及化工、材料、物理等多學科的系統工程，技術突破任重道遠。為此，需要不斷創新體制機制，加強產學研持續合力攻關，加快實驗室成果的中試及示范。從資源循環利用的角度看，還要加強使用后武漢氦氣的回收循環利用，需出臺政策法規，加強管理，切實提高氦氣的回收利用率，為保障我國武漢氦氣資源安全提供有力支撐。