Khí Heli đã được tạo ra như thế nào?

Nếu bạn bơm khí Heli vào quả bóng bay và thả chúng ra, quả bóng này sẽ bay đến độ cao tối đa dưới 10km. Lúc đó, quả bóng sẽ bị vỡ ra do áp suất khí quyển và sự chắc chắn của bề mặt quả bóng không còn đủ sức chịu đựng được áp lực của khí bên trong nó.

Khí Heli (Helium) bị thoát ra nhẹ hơn so với các khí khác trong khí quyển, thế nên, nó tiếp tục bay đi ra ngoài không gian. Đó là lý do tại sao chỉ có một lượng Heli khoảng 0,0005% tồn tại trong khí quyển.

Heli tồn tại rất nhiều ngoài không gian. Lý do là bởi nó là một sản phẩm trong quá trình phản ứng nhiệt hạch bên trong các ngôi sao, ví dụ như mặt trời. Tuy nhiên, khí Heli trên Trái Đất lại xuất hiện theo một quy trình khác. Sâu bên trong Trái Đất, các nguyên tố phóng xạ như Urani (Uranium) hay Thori (Thorium) phân rã và biến thành các nguyên tố khác. Sản phẩm phụ của các phản ứng này là những hạt alpha (viết tắt là a), có thành phần bao gồm 2 nơtron (notron) và 2 prôton (proton). Những hạt này thu thập lại các electron từ môi trường xung quanh chúng và chuyển sang khí Heli. Chúng sẽ dần dần bay ra ngoài lớp vỏ Trái Đất và tồn tại trong khí quyển. Sau đó, chúng lại tiếp tục bay lên ngoài không gian.

Heli tồn tại rất nhiều ngoài không gian.

Khí Heli cũng là một loại khí tự nhiên mà các máy khoan dầu và khí khai thác từ mặt đất để sử dụng làm nhiên liệu hoạt động. Loại khí này không chỉ là một nguồn cung cho những quả bóng bay mà chúng còn được sử dụng trong nhiều quy trong công nghiệp khác, trải dài từ hàn hồ quang cho đến chụp cộng hưởng từ (MRI - Magnetic Resonance Imaging) hay thậm chí là sản xuất các con chip silicon cho máy tính.

Heli chỉ chiếm một lượng rất nhỏ trong khí tự nhiên, ít nhất là 0,3% thể tích. Đây là minh chứng cho thấy việc tách ra nó khỏi hợp chất khí bên ngoài tự nhiên khá là rắc rối. Để làm được điều này, người ta phải thực hiện các quy trình công nghiệp lọc những tạp chất khác, chẳng hạn như nước, Carbon Dioxide hay Hydrogen Sulfide, từ khí. Cuối cùng, chúng tiếp tục trải qua quá trình đông lạnh để làm mát khí và loại bỏ khí metan chiếm phần lớn trong đó. Từ đó, chúng ta có một dạng khí Heli thô với khoảng từ 50 đến 70% nguyên chất, phần còn lại trong đó là một lượng nhỏ khí Argon, Neon và Hydrogen (Hidro). Sau đó, Heli thô sẽ được tinh chế thông qua một quá trình lọc và làm mát khác để có thể đạt được tỉ lệ nguyên chất lên đến hơn 99%.

Vấn đề là không có nhiều các mỏ khí có đủ khí Heli trong đó và việc chiết xuất Heli khó có thể đạt được hiệu quả như mong muốn cũng như chi phí để thực hiện và hầu hết trong số chúng đến đến từ một vài nguồn cung, bao gồm cả Cục Dự trữ Heli Quốc gia của Chính phủ Mỹ. Nhu cầu cần đến khí Heli trong tự nhiên là rất nhiều nhưng chúng hoàn toàn không đủ cho những nhu cầu đó.

Từ khóa liên quan:

khí heli

helium

khí tự nhiên

nhiên liệu hoạt động

quá trình hình thành khí heli

mỏ khí heli

chiết suất khí heli