世界の液体ヘリウムおよびヘリウムガス市場の現状と将来の発展傾向

ヘリウムは、記号Heと原子番号2の化学元素です。これは、無色、無味、無味、無毒、不燃性、水にわずかしか溶けない希少な大気ガスです。大気中のヘリウム濃度は、体積分率で5.24x10-4です。あらゆる元素の中で最も低い沸点と融点を持ち、極端に寒い条件下を除いて、ガスとしてのみ存在します。

ヘリウムは主に気体または液体ヘリウムとして輸送され、原子炉、半導体、レーザー、電球、超伝導、計装、半導体および光ファイバー、極低温、MRIおよびR&D実験室研究で使用されます。

 

低温コールドソース

ヘリウムは、磁気共鳴イメージング(MRI)、核磁気共鳴(NMR)分光法、超伝導量子粒子加速器、大型ハドロンコライダー、干渉計(SQUID)、電子スピン共鳴(ESR)などの極低温冷却源の極低温冷却剤として使用されます。超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)、MHD超電導発電機、超電導センサー、電力伝送、マグレブ輸送、質量分析計、超電導磁石、強磁場分離器、核融合反応器およびその他の極低温研究用の環状電場超電導磁石。ヘリウムは極低温超伝導材料と磁石を絶対零度近くまで冷却し、その時点で超伝導体の抵抗は突然ゼロに低下します。超伝導体の非常に低い抵抗は、より強力な磁場を生成します。病院で使用されるMRI装置の場合、より強い磁場が放射線画像の詳細を生成します。

ヘリウムは融点と沸点が最も低く、大気圧と0 Kで凝固せず、化学的に不活性であるため、他の物質との反応がほとんど不可能であるため、スーパークーラントとして使用されます。さらに、ヘリウムは2.2ケルビン未満で超流動になります。これまで、独自のウルトラモビリティはどの産業用途にも利用されていませんでした。17ケルビン未満の温度では、極低温源の冷媒としてヘリウムに代わるものはありません。

 

航空および宇宙工学

ヘリウムは気球や飛行船にも使用されています。ヘリウムは空気よりも軽いため、飛行船や気球はヘリウムで満たされています。ヘリウムは不燃性であるという利点がありますが、水素はより浮力があり、膜からの脱出率が低くなります。もう1つの二次的な用途は、ヘリウムを損失媒体として使用して貯蔵タンク内の燃料と酸化剤を置換し、水素と酸素を凝縮してロケット燃料を製造するロケット技術です。また、打ち上げ前に地上支援装置から燃料と酸化剤を除去するために使用することもでき、宇宙船内の液体水素を予冷することもできます。アポロ計画で使用されたサターンVロケットでは、発射に約37万立方メートル(1300万立方フィート)のヘリウムが必要でした。

 

パイプラインリークの検出と検出分析

ヘリウムのもう1つの産業用途は、リーク検出です。リーク検出は、液体と気体を含むシステムのリークを検出するために使用されます。ヘリウムは空気の3倍の速さで固体を拡散するため、高真空装置(極低温タンクなど)や高圧容器の漏れを検出するためのトレーサーガスとして使用されます。物体はチャンバーに入れられ、チャンバーは排気されてヘリウムで満たされます。漏れ率が10-9mbar•L/s(10-10Pa•m3/ s)と低い場合でも、漏れを介して逃げるヘリウムは、高感度デバイス(ヘリウム質量分析計)で検出できます。測定手順は通常自動化されており、ヘリウム統合テストと呼ばれます。もう1つの簡単な方法は、問題のオブジェクトをヘリウムで満たし、ハンドヘルドデバイスを使用して手動でリークを検索することです。

ヘリウムは最小分子であり、単原子分子であるため、漏れの検出に使用されます。ヘリウムは簡単に漏れます。漏れ検知時にヘリウムガスが対象物に充填され、漏れが発生した場合、ヘリウム質量分析計が漏れ箇所を検知することができます。ヘリウムは、ロケット、燃料タンク、熱交換器、ガス管、電子機器、テレビ管、その他の製造部品の漏れを検出するために使用できます。ヘリウムを使用したリーク検出は、マンハッタン計画中にウラン濃縮プラントでのリークを検出するために最初に使用されました。リーク検出ヘリウムは、水素、窒素、または水素と窒素の混合物に置き換えることができます。

 

溶接および金属加工

ヘリウムガスは、他の原子よりもイオン化ポテンシャルエネルギーが高いため、アーク溶接やプラズマアーク溶接の保護ガスとして使用されます。溶接部周辺のヘリウムガスは、金属が溶融状態で酸化するのを防ぎます。ヘリウムの高いイオン化ポテンシャルエネルギーにより、建設、造船、航空宇宙で使用されるチタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム合金などの異種金属のプラズマアーク溶接が可能になります。シールドガス中のヘリウムはアルゴンまたは水素で置き換えることができますが、プラズマアーク溶接では一部の材料(チタンヘリウムなど)を置き換えることができません。ヘリウムは高温で安全な唯一のガスだからです。

開発の最も活発な分野の1つは、ステンレス鋼の溶接です。ヘリウムは不活性ガスです。つまり、他の物質にさらされても化学反応を起こしません。この特性は、保護ガスの溶接で特に重要です。

ヘリウムも熱をよく伝導します。これが、溶接の濡れ性を改善するためにより高い入熱が必要な溶接で一般的に使用される理由です。ヘリウムはスピード違反にも役立ちます。

ヘリウムは通常、保護ガス混合物中でさまざまな量のアルゴンと混合され、両方のガスの優れた特性を最大限に活用します。たとえば、ヘリウムは保護ガスとして機能し、溶接中に広く浅い溶け込みモードを提供します。しかし、ヘリウムはアルゴンのような洗浄を提供しません。

その結果、金属メーカーは、作業プロセスの一環として、アルゴンとヘリウムの混合を検討することがよくあります。ガスシールドメタルアーク溶接の場合、ヘリウムは、ヘリウム/アルゴン混合物中のガス混合物の25%から75%を構成する場合があります。保護ガス混合物の組成を調整することにより、溶接工は溶接部の熱分布に影響を与えることができ、それが次に溶接金属の断面の形状と溶接速度に影響を与えます。

 

電子半導体産業

ヘリウムは不活性ガスであるため、他の元素とほとんど反応しないほど安定しています。この特性により、アーク溶接のシールドとして使用されます(空気中の酸素の汚染を防ぐため)。ヘリウムには、半導体や光ファイバーの製造など、他の重要な用途もあります。さらに、ディープダイビングで窒素を置換して血流中の窒素泡の形成を防ぎ、ダイビングの病気を防ぐことができます。

 

世界のヘリウム販売量(2016-2027)

世界のヘリウム市場は2020年に1億8,253万ドルに達し、2027年には2億7,420万ドルに達し、年平均成長率(CAGR)は5.65%(2021〜2027)になると予想されています。業界は今後数年間で大きな不確実性を抱えています。このペーパーの2021年から2027年の予測データは、過去数年間の歴史的発展、業界の専門家の意見、およびこのペーパーのアナリストの意見に基づいています。

ヘリウム産業は非常に集中しており、天然資源から供給されており、主に米国、ロシア、カタール、アルジェリアのグローバルメーカーは限られています。世界では、消費者セクターは米国、中国、ヨーロッパなどに集中しています。米国は長い歴史と業界で揺るぎない地位を持っています。

多くの企業にはいくつかの工場がありますが、それらは通常、ターゲットとする消費者市場に近くありません。そのため、輸送コストが高くなります。

最初の5年間以来、生産は非常にゆっくりと成長しました。ヘリウムは再生不可能なエネルギー源であり、その継続的な使用を確実にするために生産国で政策が実施されています。ヘリウムは将来なくなると予測する人もいます。

業界は輸出入の割合が高いです。ほとんどすべての国がヘリウムを使用していますが、ヘリウムの埋蔵量を持っている国はごくわずかです。

ヘリウムには幅広い用途があり、ますます多くの分野で利用できるようになります。天然資源の不足を考えると、ヘリウムの需要は将来増加する可能性があり、適切な代替品が必要です。ヘリウム価格は、2021年から2026年まで、13.53ドル/ m3(2020)から19.09ドル/ m3(2027)まで上昇し続けると予想されます。

業界は経済と政策の影響を受けています。世界経済が回復するにつれ、特に人口が多く経済成長が著しい未開発地域では、環境基準の改善を懸念する人々がますます増えており、ヘリウムの需要は増加するでしょう。

現在、世界の主要メーカーには、ラスガス、リンデグループ、エアケミカル、エクソンモービル、エアリキード(Dz)、ガスプロム(Ru)などがあります。2020年には、上位6社の売上シェアは74%を超える見込みです。今後数年で業界内の競争はさらに激化することが予想されます。

 

HL極低温機器

液体ヘリウム資源の不足と価格の上昇により、液体ヘリウムの使用と輸送プロセスにおける損失と回収を減らすことが重要です。

1992年に設立されたHLCryogenicEquipmentは、HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.、Ltd。の関連ブランドです。HL極低温機器は、お客様のさまざまなニーズを満たすために、高真空断熱極低温配管システムおよび関連するサポート機器の設計と製造に取り組んでいます。真空絶縁パイプとフレキシブルホースは、高真空で多層のマルチスクリーン特殊絶縁材料で構成されており、液体酸素、液体窒素の移送に使用される一連の非常に厳格な技術的処理と高真空処理を通過します、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、液化エチレンガスLEGおよび液化自然ガスLNG。

液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、LEG、LNG、およびこれらの製品は、空気分離、ガス、航空、電子機器、超伝導体、チップ、自動化アセンブリ、食品および飲料、薬局、病院、バイオバンク、ゴム、新素材製造化学工学、鉄鋼、科学研究など。

HL Cryogenic Equipment Companyは、Linde、Air Liquide、Air Products(AP)、Praxair、Messer、BOC、Iwatani、Hangzhou Oxygen Plant Group(Hangyang)などの認定サプライヤー/ベンダーになりました。


投稿時間:2022年3月28日