Гексафторид серы: кошмарный парниковый газ, который слишком полезен, чтобы отказаться от него

Sep 23, 2023

Гексафторид серы (SF6) далеко не так печально известен, как CO2, причем последний несет большую часть вины за антропогенное изменение климата. Тем не менее, несмотря на то, что принимаются меры по ограничению выбросов CO2, в отношении SF6, похоже, этого не происходит, несмотря на потенциально гораздо большее воздействие, которое оказывает SF6. Это связано с тем, что при выбросе в атмосферу CO2 имеет потенциал глобального потепления (ПГП) только 1, тогда как потенциал глобального потепления (ПГП) метана составляет около 28 за 100 лет, а SF6 имеет ПГП, значительно превышающий 22 000 за тот же период времени.

Также следует отметить, что, хотя метан сохраняется в атмосфере всего около 12,4 года, SF6 настолько стабилен, что сохраняется тысячи лет, что в настоящее время оценивается примерно в 3200 лет. Когда в 2019 году мы коснулись гексафторида серы в контексте парниковых газов, было отмечено, что большая часть SF6 используется для высоковольтных распределительных устройств (механических переключателей), трансформаторов и т. д., где газ инертен и стабилен, и из них происходит утечка. природа делает его идеальным для предотвращения и гашения электрической дуги.

В условиях быстрого роста высокораспределенного производства энергии в виде преимущественно (оффшорных) ветряных турбин и фотоэлектрических солнечных электростанций это также означает, что каждый из них оснащен собственным (газонаполненным) распределительным устройством. Поскольку SF6 по-прежнему широко распространен на этом рынке, это кажется прекрасной возможностью посмотреть, насколько снизилось использование SF6 и сможем ли мы предотвратить потенциальную катастрофу.

Что делает SF6 таким отличным и универсальным выбором для гашения электрических дуг и изоляции высоковольтных электрических систем, так это его стабильность. Как правило, он плохо взаимодействует с другими веществами, что делает его бесцветным, негорючим и нетоксичным. К сожалению, отсутствие химической активности также означает, что он может сохраняться, например, в атмосфере Земли в течение очень долгого времени.

Хотя SF6 встречается в природе, подавляющее его большинство производится людьми для использования в промышленных процессах и медицине, но прежде всего в высоковольтных электрических системах в качестве диэлектрического газа. Основная цель диэлектрического газа здесь — увеличить напряжение пробоя, чтобы можно было использовать более высокие напряжения в меньшем пространстве, как правило, по сравнению с воздухом.

Поскольку, когда возникает дуга, целью газа также должно быть гашение дуги, и именно здесь светится SF6. Хотя небольшая часть газа может расщепиться на токсичный S2F10 (декафторид серы), большинство продуктов распада быстро преобразуются в SF6, что делает его выбором для распределительных устройств, не требующим особого обслуживания. Это очень полезное свойство, особенно для оборудования, которое в конечном итоге устанавливается где-то в отдаленном и относительно недоступном месте.

Поскольку SF6 нетоксичен и имеет высокую молекулярную массу, он также нашел применение в качестве затычки для вечеринок, обратной по отношению к гелию: когда низкая молекулярная плотность гелия приводит к увеличению воспринимаемой высоты звука при разговоре через среду, наполненную гелием, при вдыхании SF6. значительно понизит высоту голоса до тех пор, пока газ не выйдет из дыхательных путей человека.

К сожалению, побочным эффектом газовой атмосферы нашей планеты является то, что любые газы, которые выходят из-под защитной оболочки или высвобождаются в результате деятельности человека, в конечном итоге присоединяются к этой атмосфере. Насколько нам следует беспокоиться по этому поводу, зависит от конкретного газа. Когда было обнаружено, что ХФУ быстро разрушают озоновый слой Земли, возникла необходимость немедленно устранить любые значительные выбросы этого газа. Это было достигнуто посредством Монреальского протокола, который привел к быстрому прекращению большинства видов использования ХФУ.

В случае с SF6 было бы справедливо задаться вопросом, каковы масштабы угрозы. Чтобы оценить это, мы можем взглянуть на данные AGAGE. Это Расширенный глобальный эксперимент по атмосферным газам, который отслеживает широкий спектр газов в атмосфере. Их выводы заключаются в том, что количество SF6 значительно увеличилось с 2000 года, увеличившись примерно с 4 ppt (частей на триллион) до примерно 10 ppt к 2020 году, причем линейное увеличение стало заметным примерно в 1970 году. Доиндустриальные уровни в тропосфере составляли примерно около 54 ppt. (частей на квадриллион).