Серен хексафлуорид (SF6) — свойства, употреби и парниково въздействие

Всичко за серен хексафлуорид (SF6): свойства, употреби в електротехниката, рискове и мощно парниково въздействие — емисии, последици и възможни алтернативи.

Сярен хексафлуорид, известен също като серен(VI) флуорид, е химично съединение. Химичната му формула е SF₆. Съдържа сяра в състояние на окисление +6. Съдържа и флуоридни йони. SF₆ е безцветен, без мирис газ, много по‑плътен от въздуха и изключително химически инерт при нормални условия. Молекулната му маса е приблизително 146 g·mol−1; точката му на кипене е далеч под 0 °C (газ при стайна температура). Заради инертността си и отличните диелектрични свойства той се използва като изолационна среда и като газ, който потиска образуването на електрически дъги.

BBC News пише: "Това е най-мощният парников газ, познат на човечеството, а емисиите му нарастват бързо през последните години. Серният хексафлуорид, или SF6, се използва широко в електротехническата промишленост за предотвратяване на къси съединения и аварии. Изтичането на малко известния газ в Обединеното кралство и останалата част от ЕС през 2017 г. е било равносилно на пускането на допълнителни 1,3 милиона автомобила на пътя".

Физични и химични свойства

• Инертност: SF₆ почти не реагира при нормални условия, което го прави подходящ за изолация и защита от корониране и дъгови разряди.
• Диелектрични свойства: има висока пробивна якост в сравнение с въздуха, поради което спира електрически пробиви в апаратура под високо напрежение.
• Плътност: значително по‑висока от тази на въздуха — газът „седи“ в долните части при освобождаване в затворени помещения, което повишава риска от задушаване.
• Разграждане при дъгови условия: при електрически пробиви и високи температури може да образува токсични и корозивни продукти (напр. флуороводород — HF, различни сулфурни флуориди), които изискват специална обработка.

Основни употреби

• Индустриална и комунална електроапаратура — газоизолирани разпределителни уреди (GIS), прекъсвачи и други устройства за високо и средно напрежение.
• Плазмено ецване и обработка в полупроводниковата промишленост (SF₆ се използва като етиращ газ).
• Като следящ/трасиращ газ при тестове за уплътнения и откриване на течове — малки количества лесно се детектират и локализират.
• В научни и специални приложения — в ускорители на частици и някои изследователски установки.

Парниково въздействие

• Много високо GWP: SF₆ има изключително голям потенциал за глобално затопляне (GWP) в сравнение с CO₂ — стойностите се изразяват с хиляди пъти по‑високо GWP за 100‑годишен период. Поради това дори малки емисии представляват голям CO₂-еквивалент.
• Дълъг атмосферeн живот: молекулата е много стабилна и остава в атмосферата векове до хилядолетия, което прави емисиите почти „постоянни“ в климатичен мащаб.
• Поради комбинацията от високо GWP и дълъг живот, усилията за намаляване на емисиите са приоритетни в политиките за ограничаване на парниковите газове.

Безопасност и третиране

• Токсичност: самият SF₆ е ниско токсичен и негорим, но може да измести кислорода и да причини задушаване в затворени или ниско проветриви пространства.
• Продукти от разпад: при електрически дъги или термично разграждане се формират токсични и корозивни вещества (напр. HF и някои сулфурусови флуориди). След аварии или сервизни дейности е необходимо проветряване и използване на подходящи средства за обезвреждане.
• Обработка при поддръжка: използва се специална апаратура за възстановяване и пречистване на газ, за да се избегне изпускане в атмосферата. Персоналът трябва да бъде обучен и да използва лични предпазни средства при работа с оборудване, съдържащо SF₆.

Намаляване на емисиите и алтернативи

• Мониторинг и отстраняване на течове: редовни инспекции и използване на детектори за SF₆ намаляват загубите от експлоатация.
• Възстановяване и рециклиране: при подмяна и сервиз на оборудване газът може да се рекуперира и преработи вместо да се изпуска.
• Алтернативни технологии: вакуумни прекъсвачи, газови смеси с нисък GWP (напр. смеси на базата на CO₂ и нови флуоровани течности/газове, т.нар. „g3“ и други формули), както и разработки с флуоронитрилни съединения, предлагат значителни намаления на GWP и вече се внедряват в някои приложения.

Регулации и тенденции

• Много държави и региони (включително ЕС) включват SF₆ в регулации за флуорирани парникови газове и изискват ограничаване на емисиите, регистрация, мониторинг и възстановяване при подмяна на оборудване.
• Производителите и енергийните компании работят по миграция към алтернативи, подобряване на технологиите за уплътнения и по‑строги процедури за обслужване, за да намалят емисиите и екологичния отпечатък.

В обобщение: SF₆ е много ефективен технически газ с уникални свойства, които го правят ценен в електротехническата и други индустрии, но неговото изключително високо парниково въздействие и дълъг атмосферeн живот налагат използване на най‑добри практики за предотвратяване на изтичания, възстановяване и преминаване към по‑екологични алтернативи, когато това е възможно.

Използва

Той се използва в електрониката и различни електрически устройства. Може да се използва в организма, тъй като не е токсичен. Може да се използва като газ за изпитване, за да се провери къде тече газ в отоплителна система, например. Той се открива лесно. Използва се в някои торпеда. Литият е едно от малкото неща, които реагират със серния хексафлуорид. Серният хексафлуорид се разпръсква върху лития. Това прави лития много горещ. Той създава пара от водата и изстрелва торпедото. Тя може да се вдишва, за да стане гласът по-дълбок. Това е обратното на вдишването на газ хелий.

Електрически разпределителни табла, използващи SF6 . Такива разпределителни табла се използват в електрически подстанции

Парникови газове

Според Междуправителствената експертна група по изменение на климата SF
₆ е най-мощният парников газ, оценен от него, с потенциал за глобално затопляне (ПГЗ) 22 800 пъти по-голям от този на CO
₂при сравнение за 100-годишен период. Измерванията на SF₆ показват, че средният му коефициент на смесване в световен мащаб се е увеличавал с около 0,2 ppt годишно до над 7 ppt. Сярният хексафлуорид също е изключително дълготраен. Той е инертен в тропосферата и стратосферата. Животът му в атмосферата се оценява на 800-3200 години. SF
₆ е много стабилен. (За страните, които докладват своите емисии пред РКООНИК, GWP от 23 900 за SF
₆ беше предложен на третата конференция на страните: GWP, използван в протокола от Киото). Средните глобални концентрации на SF₆ се увеличават с около седем процента годишно през 80-те и 90-те години на миналия век, най-вече в резултат на използването му в производството на магнезий, както и от електроснабдителните предприятия и производителите на електроника. Като се имат предвид ниските количества на отделяния SF₆ в сравнение с въглеродния диоксид, общият му принос за глобалното затопляне се оценява на по-малко от 0,2 %. ^[]

В Европа, SF
₆ попада в обхвата на директивата за F-газовете, която забранява или контролира употребата му по няколко начина. От 1 януари 2006 г. SF
₆ е забранен като проследяващ газ и във всички приложения, с изключение на комутационните апарати за високо напрежение.

Времеви редове за серен хексафлуорид на Мауна Лоа.

Търсене по буква