一、來源
六氟化硫(簡稱SF6)氣體是一種人類合成的氣體,這和自然界中原來就存在的氧氣、氮氣、二氧化碳完全不一樣。
它是由法國兩位化學(xué)家于1900年合成的,自然界不存在該氣體。
二、特性
常態(tài)下它是一種無色、無味、無嗅、無毒的非可燃性氣體,微溶于水、乙醇、乙醚。SF6具有卓越的電絕緣性和滅弧特性,在均勻電場下,其絕緣能力為空氣、氮氣的2.5倍以上,滅弧能力為空氣的100倍。
純凈的SF6是一種惰性氣體,它具有極好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,即使在500℃以上也不分解。在電弧高溫作用下會分解,絕大部分分解產(chǎn)物復(fù)合為SF6分子,少部分與SF6中微量水分和氧氣反應(yīng)生成S0F2、S02F2、SF4等劇毒分解物。
它也有一個顯著的缺點,SF6氣體被公認(rèn)為一種對大氣環(huán)境有較大危害的溫室氣體,其溫室效應(yīng)潛在值(Global Warming Potential, GWP)是CO2的23 900倍,在大氣中的存活壽命為3 400年。補充一點,GWP是表示某種溫室氣體在大氣中吸收的熱量,為相同質(zhì)量的二氧化碳 (CO2) 吸收熱量的倍數(shù)。
電弧作用下六氟化硫氣體的分解物如四氟化硫,氟化硫,二氟化硫,氟化亞硫酰,二氟化硫酰,四氟亞硫酰和氫氟酸等,它們都有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性。
四氟化硫:常溫下為無色的氣體,有刺鼻氣味,在空氣中能與水分生成煙霧,對肺有侵害作用,影響呼吸系統(tǒng),其毒性與光氣相當(dāng)。
氟化硫:常溫下為無色氣體,有毒,有刺鼻氣味,對呼吸系統(tǒng)有類似光氣的破壞作用。
二氟化硫:化學(xué)性能極不穩(wěn)定,受熱后性能更加活潑,易水解成硫,二氧化硫和氫氟酸。
氟化亞硫酰:為無色氣體,有臭雞蛋味,化學(xué)性能穩(wěn)定,為劇毒氣體,可造成嚴(yán)重的肺水腫,使動物窒息死亡。
二氟化硫酰:為無色無臭氣體,化學(xué)性能極為穩(wěn)定,是一種能導(dǎo)致痙攣的有毒氣體。它的危險性在于無刺鼻性嗅味且不會對服鼻粘膜造成刺激作用,故發(fā)現(xiàn)中毒后往往會迅速死亡。
四氟亞硫酰:為無色氣體,有刺鼻性氣味,對肺部有侵害作用。
氫氟酸:是酸中腐蝕性最強(qiáng)的物質(zhì)。對皮膚、粘膜有強(qiáng)烈刺激作用,并可引起肺水腫和肺炎等。
三、用途
主要應(yīng)用于電力設(shè)備行業(yè)和電子行業(yè)。
電力設(shè)備行業(yè):如氣體絕緣封閉組合電器Gas Insulated Switchgears, GIS)、充氣柜(Cubic type Gas Insulated Switchgears, C-GIS)、氣體絕緣斷路器(Gas Circuit Breaker, GCB)和氣體絕緣管道母線(GasInsulated Line, GIL)等,其中高壓開關(guān)設(shè)備的用氣量約占SF6用氣量的80%以上,中壓開關(guān)設(shè)備的用氣量約占10%。
四、人類的行動
聯(lián)合國氣候變化公約締約方在1997年簽訂的《京都議定書》中,將SF6列為六種限制性使用的溫室氣體之一,并要求限制SF6的使用。美國、歐盟、英國和日本政府均與電力公司合作,提出一系列減少溫室氣體排放的措施,且美國加州提出從2020年開始逐年降低電氣領(lǐng)域SF6使用量,歐盟計劃在2030年將SF6排放量縮減到2014年的2/3。大氣中的SF6氣體的含量以每年8.7%的速度增長,到目前為止,SF6氣體占溫室氣體總排量已經(jīng)超過15%,因此尋找環(huán)境友好型的SF6替代氣體作為絕緣介質(zhì)用于電氣設(shè)備刻不容緩。