خصائص غاز السلفور هكسافلوريد أو غاز SF6

تاريخ غاز SF6

غاز SF6 أو سلفور هكسافلوريدي يتكون من ذرة واحدة من الكبريت وستة ذرات من الفلور. تم اكتشاف هذا الغاز لأول مرة في عام 1900 في مختبرات كلية الصيدلة في باريس. في عام 1937، أدركت شركة جنرال إلكتريك لأول مرة أن غاز SF6 يمكن استخدامه كمادة عازلة للغاز. بعد الحرب العالمية الثانية، أي في منتصف القرن العشرين، بدأ استخدام غاز السلفور هكسافلوريدي كمادة عازلة في الأنظمة الكهربائية يزداد بشكل سريع. كانت شركتا Allied Chemical Corporation وPennsalt أولى الشركات الأمريكية التي بدأت في إنتاج هذا الغاز تجارياً في عام 1948. خلال عام 1960، أصبح استخدام غاز السلفور هكسافلوريدي في المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي شائعًا. مع زيادة الطلب على هذا الغاز، بدأ العديد من الشركات المصنعة في أوروبا وأمريكا في إنتاج غاز SF6 على نطاق واسع في ذلك الوقت. في البداية، كان يتم استخدام غاز SF6 فقط للأغراض العازلة في النظام الكهربائي. ولكن قريباً اكتشف أن هذا الغاز له خصائص رائعة في إخماد القوس الكهربائي. لذا، بدأ استخدام هذا الغاز أيضًا كوسط لإخماد القوس الكهربائي في المقاطع الكهربائية. تم إنشاء أول محطة تحويل كهربائية مغلقة بغاز SF6 في باريس في عام 1966. تم طرح المقاطع الكهربائية المتوسطة الجهد التي تعمل بغاز السلفور هكسافلوريدي في السوق بدءاً من عام 1971.

تصنيع غاز SF6

يتم تصنيع غاز SF6 تجارياً بواسطة تفاعل الفلور (المستخرج بالكهروتحليل) مع الكبريت.
خلال عملية إنتاج هذا الغاز، يتم إنتاج منتجات جانبية أخرى مثل SF4, SF2, S2F2, S2F10 بنسب صغيرة. بالإضافة إلى هذه المنتجات الجانبية، يوجد أيضاً杂志名称：电力科技有限公司 翻译内容：以下是关于六氟化硫气体（SF6）的历史、制造、化学性质和电气性质的阿拉伯语翻译。 ### 六氟化硫气体的历史 六氟化硫气体分子由一个硫原子和六个氟原子组成。这种气体于1900年在巴黎的药学院实验室首次被发现。1937年，通用电气公司首次意识到SF6气体可以作为气态绝缘材料使用。二战后，即20世纪中叶，使用六氟化硫气体作为电气系统中的绝缘材料变得非常流行。Allied Chemical Corporation和Pennsalt是最早在1948年开始商业生产这种气体的美国工业。到1960年，使用六氟化硫气体在高压开关设备中变得流行。随着对这种气体需求的增加，许多欧洲和美国的制造商开始大规模生产SF6气体。起初，SF6气体仅用于电气系统的绝缘目的。但很快人们发现这种气体具有极强的灭弧性能。因此，这种气体也开始用作断路器中的灭弧介质。世界上第一座SF6气体绝缘变电站在1966年在巴黎建立。中压六氟化硫断路器从1971年开始进入市场。 ### 六氟化硫气体的制造 SF6气体是通过氟（通过电解获得）与硫反应而商业制造的。 在生产这种气体的过程中，还会产生一些副产品，如SF4、SF2、S2F2、S2F10等少量副产品。此外，在生产过程中，气体中还存在空气、水分和CO2等杂质。所有这些副产品和杂质在不同的净化阶段被过滤，以获得纯净和精炼的最终产品。 ### 六氟化硫气体的化学性质 为了研究六氟化硫气体的化学性质，我们首先介绍SF6分子的结构。在这种气体分子中，一个硫原子被六个氟原子包围。 硫的原子序数为16。硫原子的电子构型为2, 8, 6，即1S2 2S2 2P6 3S2 3P4。氟原子的原子序数为9。氟的电子构型为1S2 2S2 2P5。每个SF6分子中的硫原子与六个氟原子形成共价键。这样，硫原子在其外层壳层上共有6个共价键，即6对电子，每个氟原子在其最外层壳层上有8个电子。 注意：这里我们可以观察到，在六氟化硫中，硫原子的外部壳层有12个电子而不是8个电子。这意味着这里的硫不遵循原子结构的一般八电子规则，该规则指出稳定的原子需要其最外层壳层上有8个电子。这不是例外情况。第三周期及以下的一些元素可以形成超过8个电子的化合物。这种气体的分子结构如下所示： 通过这种方式，SF6完全满足了稳定的结构条件。六氟化硫分子的有效半径为2.385 Å。这种气体的电子构型和结构使SF6极其稳定。这种气体可以在高达500°C的温度下保持其分子结构不变。它高度不易燃。H2O和Cl不能与这种气体发生反应。它也不与酸反应。 SF6气体是最重的气体之一。在20°C和一个大气压下的密度约为6.139 kg/m³，比相同条件下空气的密度高约5倍。这种气体的分子量为146.06。六氟化硫的压力随温度的变化是线性的，并且在服务温度范围内变化很小，即从-25到+50°C。这种气体的体积比热也很高，大约是空气的3.7倍，这就是为什么这种气体在电气设备中具有巨大的冷却效果。这种气体的热导率不是很高，甚至低于空气。然而，它仍然非常适合在断路器中进行冷却。这是因为，在电弧周围的六氟化硫分子分解时，这些分子会吸收大量的热量。当这些分子在电弧边缘重新结合时，这些热量会被释放出来。这个过程有助于将热量从热区迅速转移到冷区。因此，尽管SF6的热导率不是很高，但在高温下这种气体仍具有极佳的冷却效果。 ### 六氟化硫气体的电气性质 SF6气体具有很高的负电性。由于高负电性，它会吸收由断路器触点之间的电弧产生的自由电子。自由电子与分子结合会产生重量大、移动性低的离子。由于吸收自由电子和离子的低移动性，SF6具有非常优异的介电性能。SF6气体的介电强度大约是空气的2.5倍。 ### 六氟化硫气体的性质列表 | 性质 | 数值 | | --- | --- | | 20°C时的密度 | 6.14 kg/m³ | | 气体颜色 | 无色 | | 分子量 | 146.06 | | 热导率 | 0.0136 W/mK | | 临界温度 | 45.55°C | | 临界密度 | 730 kg/m³ | | 临界压力 | 3.78 MPa | | SF6中的声速 | 136 m/s，比空气中声速低3倍 | | 折射率 | 1.000783 | | 形成热 | -1221.66 kJ/mol | | 比热 | 96.6 J/mol K | | 相对于压力的击穿场 | 89 V/m Pa | | 25°C和绝对1巴下的相对介电常数 | 1.00204 | | 25°C和绝对1巴下的损耗因子或tanδ | <2 × 10^-7 | 声明：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。