氦是具有符号He和原子序数2的化学元素。它是一种稀有的大气气体，无色，无味，无味，无毒，不易燃，仅微溶于水。 氦气在大气中的体积百分比浓度为5.24 x 10-4。 它的沸点和熔点是所有元素中最低的，除了极冷的条件外，它仅以气体形式存在。
氦气主要以气态或液态氦形式运输并用于核反应堆，半导体，激光器，灯泡，超导，仪器，半导体和光纤，低温，MRI和研发实验室研究。

按照不同应用，主要包括如下几个方面：

1.1.1 低温冷源

氦气用作低温冷源的超低温冷却剂，例如磁共振成像（MRI）、核磁共振（NMR）光谱、粒子加速器、大型强子对撞机、超导量子干涉仪（SQUID）、电子自旋共振光谱（ESR）、超导磁储能（SMES）、磁流体动力超导发电机、动力传输、磁悬浮运输、超导传感器、质谱仪、超导磁体、强场磁分离器、用于聚变反应堆和其他低温研究的环形场超导磁体。氦将低温超导材料和低温超导磁体冷却至接近绝对零的温度，此时超导体的电阻突然降至零。超导体的极低电阻可产生更强大的磁场。在医院使用MRI设备的情况下，更强大的磁场会在放射图像扫描中产生更多细节。

氦气被用作超级冷却剂，因为氦气具有最低的熔点和沸点，并且氦气在大气压和0 K下不会固化，并且氦气具有化学惰性，几乎很难与其他物质反应。此外，低于2.2开尔文时，氦会成为超流体。直到现在，独特的超流动性还没有在任何工业应用中得到利用。在温度低于17开尔文的情况下，则在低温冷源中没有可以替代氦气作为超级冷却剂的物质。

1.1.2 航空航天

氦气还会被用于气球和飞艇等。由于氦气比空气轻，因此飞艇和气球会用氦气充气。 尽管氢气更易浮起且从透过膜的逸出速率较低，但氦气具有不可燃的优点。 另一个次要用途是火箭技术，其中氦被用作损耗介质，以置换储罐中的燃料和氧化剂并冷凝氢和氧以制成火箭燃料。 它还可用于在发射前从地面支持设备中清除燃料和氧化剂，并可以预先冷却航天器中的液态氢。 在用于阿波罗计划的土星五号火箭中，需要发射约370,000立方米（1300万立方英尺）的氦气。

1.1.3 电子半导体行业

作为惰性气体，氦气非常稳定，几乎不会与任何其他元素发生反应。 该特性使其在电弧焊中用作屏蔽剂（防止空气中的氧气被污染）。 此外氦气还有其他非常关键的应用，例如半导体和光纤制造。 此外，它可以代替深水潜水中的氮气，以防止在血流中形成氮气气泡，从而防止潜水病。

1.1.4 管道检漏和检测分析

氦气的另一种工业应用是泄漏检测。泄漏检测用于检测含有液体和气体的系统中是否发生泄漏。由于氦气在固体中的扩散速度是空气的三倍，因此它被用作示踪气体，以检测高真空设备（例如低温罐）和高压容器中的泄漏。将被测物体放置在一个腔室内，然后将其抽空并充满氦气。即使在泄漏率低至10-9 mbar·L / s（10-10 Pa·m3 / s）的情况下，通过敏感设备（氦质谱仪）也可以检测出通过泄漏逸出的氦气。测量程序通常是自动进行的，称为氦气积分测试。另一个更简单的方法是用氦气填充被测物体，并使用手持设备手动搜索泄漏。

氦用于泄漏检测，因为氦具有最小的分子大小并且还是单原子分子，因此氦气很容易泄露。在检漏期间将氦气填充到物体中，如果发生泄漏，氦质谱仪将可以检测出泄漏的位置。氦气可用于检测火箭、燃料箱、热交换、燃气管道、电子设备、电视管和其他制造组件中的泄漏。使用氦气泄漏检测最初应用在曼哈顿项目期间，目的是在铀浓缩厂中发现泄漏。检漏用氦气可以用氢气、氮气或氢气和氮气的混合物代替。

1.1.5 焊接及金属加工

氦气由于其最高电离势能高于其他原子而被用作电弧焊和等离子弧焊的保护气体。焊接部位周围的氦气可防止金属在熔融状态下氧化。氦气的高电离势能使得在建筑、造船和航空航天中使用的异种金属（如钛，锆，镁和铝合金）可以进行等离子弧焊。虽然保护气中的氦气可以被氩气或氢气代替，但是对于等离子弧焊而言，某些材料（例如钛氦气）不能被替代。因为氦气是唯一可以在高温下可以确保安全的气体。

发展最活跃的领域之一是不锈钢的焊接。氦气是一种惰性气体，这意味着它在暴露于其他物质时不会发生任何化学反应。该特性在焊接保护气体中尤为重要。

氦气还具有良好的导热性。这就是为什么它通常用于需要更高热量输入以改善焊缝润湿性的焊接中原因。氦气对于提高行驶速度也很有用。

通常在保护气体混合物中将氦气与不同数量的氩气混合，以充分利用两种气体的良好特性。例如，氦气作为保护气体可以帮助在焊接过程中提供更宽和更浅的熔深模式。但是，氦气无法提供氩气所能提供的清洁作用。

因此，金属制造商通常会将氩气与氦气混合视为其工作程序的一部分。对于气体保护金属电弧焊，氦气可能占氦气/氩气混合物中气体混合物的25％至75％。通过调节保护气体混合物的成分，焊工可以影响到焊缝的热量分布，进而影响焊缝金属横截面的形状和焊接速度。

全球氦气总体规模分析 、现状及趋势

全球市场氦气销售额（2016-2027）

2020年，全球氦气市场销售额达到了1825.37百万美元，预计2027年将达到2742.04百万美元，年复合增长率（CAGR）为5.65%（2021-2027）。未来几年，本行业具有很大不确定性，本文的2021-2027年的预测数据是基于过去几年的历史发展、行业专家观点、以及本文分析师观点，综合给出的预测。

氦气产业集中度很高，其来源是自然资源，全球制造商有限，主要集中在美国，俄罗斯，卡塔尔和阿尔及利亚。在世界范围内，消费领域集中于美国，中国，欧洲等。美国在该行业具有悠久的历史和不可动摇的地位。

许多公司都有几家工厂，但它们通常并不接近目标消费市场。因此该产品具有较高的运输成本。

从前五年开始，产量增长非常缓慢。氦气是不可再生的能源，生产国制定了相关政策以确保持续使用氦气。有机构预测氦气资源未来将有可能枯竭。

该行业的进出口比例很高。因为几乎所有国家都会使用氦气，但是只有很少的国家拥有氦气储备。

氦气具有广泛的用途，将有越来越多的领域可供使用。考虑到自然资源的短缺，未来氦的需求可能会增加，因此需要适当的替代方法。预计从2021年到2026年，氦气价格将持续上涨，从13.53美元/立方米（2020年）增加到19.09美元/立方米（2027年）。

该行业受到经济和政策的影响。随着全球经济的复苏，越来越多的人开始关注环境标准的提高，特别是在人口众多，经济快速增长的不发达地区，对氦气的需求将会增加。

目前全球主要厂商包括Rasgas、林德集团、空气化工、埃克森美孚、Air Liquide (Dz)和Gazprom (Ru)等，2020年Top 6厂商销售额份额占比超过74%，预计未来几年行业竞争将更加激烈。

氦气产业链分析

上游原料供给状况

氦是通过铀、钍等重元素的放射性衰变而在地下产生的。这些元素的部分辐射由形成氦原子核的α粒子组成。这些氦中的一些会到达地面并进入大气，然后迅速上升并逸入太空。其余的被困在不透水的岩石层下，并与在那里形成的天然气混合。在各种天然气矿床中发现的氦气量几乎从零到高达4％（体积）不等。只有约十分之一的可工作天然气田在经济上可行的氦气浓度大于0.4％。液化空气并分离出组成气体也可以产生氦气。该方法的生产成本很高，空气中的氦气含量非常低。尽管此方法通常用于产生其他气体，例如氮气和氧气，但很少用于产生氦气。

当前，氦气的唯一商业上可行的来源是从天然气中提取氦气，然后才能满足以下条件：1.所讨论的天然气田容积足够大，以至于预计要开采的氦气量足以证明安装氦气开采设施的费用；2.田间的氦气浓度为0.04％至0.65％；在经济上可行的开采浓度取决于天然气的处理方式；3.任何将要生产的精制氦气都将以可承受的价格进入全球市场；4.项目的整体经济效益，而不仅仅是天然气的量，大于安装和维护提取设备所需的资金。

从中提取氦气的三个最重要的天然气处理操作是：1.天然气的加工过程，可以提取丙烷，乙烷，丁烷和苯等天然气液体（NGL）作为燃料，并作为石油化工生产的原料。这是横跨堪萨斯州，俄克拉荷马州和德克萨斯州的Hugoton-Panhandle油田中陆洲氦气开采的氦气回收，加工和液化的基础，也是美国政府通过战略回收计划中的粗氦气回收的基础。2.提取富含CO2的天然气流，其中CO2用于提高采收率（EOR），天然气中的甲烷通过管道输送到甲烷市场。埃克森美孚公司在怀俄明州赖利里奇油田的大型氦气生产过程就是基于此过程。3.将天然气加工成液化天然气（LNG），然后运往世界许多能源市场。这是阿尔及利亚和卡塔尔进行大量氦气回收、加工和液化的基础，并将为这些国家和其他地区未来的氦气回收操作提供支持。天然气和石油气是产生氦气的基本来源，其中氦气含量为0.2-2％。空气中的氦浓度极低，仅为0.00052％。