1. غير سام وغير قابل للاشتعال
يُعد غاز SF6 حاليًا من أفضل وسائط العزل وإطفاء القوس الكهربائي، إذ يتميز بأداء عزل وإطفاء قوس أفضل بكثير من زيت العزل.
يتكون تركيبه الجزيئي من ست ذرات فلور في مواضع الرؤوس، مع ذرة كبريت في المركز، مما يشكل بنية رابطة تساهمية متماثلة بالكامل تُعرف باسم ثماني السطوح المنتظم.
وفقًا للوكالة الأوروبية للبيئة EEA (European Environment Agency)، يكون سداسي فلوريد الكبريت عند درجات الحرارة البيئية غازًا عديم اللون والرائحة، و غير سام ويتمتع بثبات كيميائي عالٍ وخمول كبير. كما أنه غير قابل للاشتعال وأثقل من الهواء بنحو 5 مرات، ويُعد من أثقل الغازات المعروفة.
2. مُصنّع بواسطة الإنسان
في القرن العشرين، حصل مويسان ولوبو على سداسي فلوريد الكبريت (SF6) من خلال احتراق الكبريت في غاز الفلور. وفي ثلاثينيات القرن الماضي، اقترح شوب وغامبل طرقًا لإنتاج SF6. وفي الفترة نفسها تقريبًا، اقترحت المملكة المتحدة استخدام SF6 في المحولات. وفي عام 1942، استخدم الاتحاد السوفيتي أيضًا SF6 في الكابلات والبطاريات. وبدأ الإنتاج الصناعي لغاز SF6 في الولايات المتحدة. ويمكن لدول مثل الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا وألمانيا وإيطاليا وروسيا واليابان إنتاج SF6. وعلى وجه الخصوص، بلغت القدرة الإنتاجية لشركتي Kanto Denka وAsahi Salt اليابانيتين، التابعتين لشركة Electrochemical Corporation، 1,000 طن سنويًا في سبعينيات القرن الماضي.
تتضمن عملية تصنيع SF6 تفاعل الكبريت مع الفلور. وفيما يلي مخطط عام للعملية:
يتم تسخين الكبريت إلى درجة حرارة عالية، عادةً حوالي 500-600 درجة مئوية.
يُدخل غاز الفلور إلى الكبريت المُسخّن، ويتفاعل الاثنان لتكوين SF6.
3. العمر الافتراضي — طويل جدًا (3200 سنة)
غاز SF6 مستقر للغاية. يتكون تركيبه الجزيئي من ست ذرات فلور في مواضع الرؤوس، مع ذرة كبريت في المركز، مما يشكل بنية رابطة تساهمية متماثلة بالكامل تُعرف باسم ثماني السطوح المنتظم. وبشكل عام لا يخضع لتفاعلات كيميائية عند درجات الحرارة العادية، وحتى ضمن نطاق درجة الحرارة القصوى المسموح بها للمعدات الكهربائية (حتى 150°C). وفوق 150°C، قد يُظهر تفاعلات كيميائية ضعيفة مع بعض المواد البلاستيكية، بينما عند درجات حرارة تتجاوز 200°C يتفاعل ببطء مع النحاس والألمنيوم. ويبدأ غاز SF6 في التحلل عند درجات حرارة تقارب 500°C.
وفقًا لمعلومات وكالة حماية البيئة الأمريكية US EPA، يُعد SF6 مادة كيميائية شديدة الاستقرار، ويبلغ عمره في الغلاف الجوي 3,200 سنة. وعند انبعاث الغاز، يتراكم في الغلاف الجوي بحالة غير متحللة عمليًا لقرون عديدة. لذلك، يمكن لكمية صغيرة نسبيًا من SF6 أن يكون لها تأثير كبير في تغير المناخ العالمي.
4. قوة عزل كهربائي أفضل. خصائص العزل تعادل 2.5 ضعف الهواء.
يُعد SF6 غازًا ذا كهرسلبية عالية، وتمتص جزيئاته الإلكترونات الحرة بسهولة، مكوّنةً أيونات سالبة ذات كتلة كبيرة. وهذا يضعف عملية التأين بالتصادم في الغاز، مما يؤدي إلى قوة عزل كهربائي عالية. في مجال كهربائي منتظم، تكون قوة العزل لغاز SF6 أعلى بنحو 2.5 مرة من الهواء. ويُظهر غاز SF6 ذروة في التحلل الحراري حول t≈2000K. لذلك، أثناء عبور القوس الكهربائي للتيار المتناوب نقطة الصفر، يوفر SF6 تأثير تبريد أقوى بكثير على مسار القوس مقارنة بالهواء. وتبلغ قدرته على إطفاء القوس حوالي 100 ضعف قدرة الهواء.
5. أثقل من الهواء بخمس مرات.
تبلغ كثافة سداسي فلوريد الكبريت حوالي خمسة أضعاف كثافة الهواء. لذلك، عندما يستنشق شخص ما سداسي فلوريد الكبريت ويتحدث، يصبح طول موجة الموجات الميكانيكية أطول، مما يجعل صوته يبدو أقرب إلى صوت الذكور.
6. غازات الدفيئة
مع تزايد الاهتمام بتغير المناخ العالمي، أصبحت مصطلحات مثل غازات الدفيئة وكفاءة الطاقة وخفض الانبعاثات والحياة منخفضة الكربون تظهر بشكل متكرر في المجال العام. وفي الفهم العام لدى الناس، يُعد ثاني أكسيد الكربون غاز الدفيئة الرئيسي والسبب الأساسي للاحترار العالمي. ومع ذلك، من منظور علمي، فإن سداسي فلوريد الكبريت هو أقوى غاز دفيئة معروف للبشر، إذ تبلغ قدرته على إحداث الاحترار 23,900 ضعف ثاني أكسيد الكربون. لذلك فإن التحكم في الإطلاق غير المنضبط لغاز سداسي فلوريد الكبريت أمر بالغ الإلحاح. ومن ثم، وبالإضافة إلى تكثيف جهود البحث والتطوير في مواد العزل الجديدة، من الضروري أيضًا تعزيز الوعي العام بسداسي فلوريد الكبريت وتقوية الإجراءات التنظيمية في الصناعات والقطاعات الرئيسية التي يُستخدم فيها، بهدف مواجهة التحديات التي يفرضها سداسي فلوريد الكبريت على تغير المناخ العالمي بشكل جماعي.
ينص “بروتوكول كيوتو“، الذي اعتُمد خلال الدورة الثالثة لمؤتمر الأطراف في اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ المنعقدة في كيوتو، اليابان، عام 1997، صراحةً على خفض ستة من غازات الدفيئة، بما في ذلك ما يلي: [1] ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والميثان (CH4)، وأكسيد النيتروز (N2O)، والهيدروفلوروكربونات (HFCs)، والبيرفلوروكربونات (PFCs)، وسداسي فلوريد الكبريت (SF6). ومن بينها، تمتلك الغازات الثلاثة الأخيرة أعلى إمكانية للتسبب في تأثير الدفيئة. ومع ذلك، من حيث مساهمتها في الاحترار العالمي كنسبة مئوية.
يُستخدم حوالي 80% من إجمالي SF6 عالميًا كوسط عازل في المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS). وتبلغ الانبعاثات السنوية العالمية من SF6 حوالي 8,100 طن، أي ما يعادل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن حوالي 100 مليون سيارة جديدة كل عام. علاوة على ذلك، يبلغ عمر SF6 في الغلاف الجوي ما لا يقل عن 1,000 سنة.
حظيت انبعاثات SF6 باهتمام دولي، وقد وضعت دول مختلفة سياسات لتنظيم استخدامه وتعزيز استرجاع وإعادة استخدام غاز SF6.
ما سبق هو 6 أشياء يجب أن تعرفها عن خصائص غاز SF6. وبناءً على هذه الخصائص، فإن ضمان الاستخدام الآمن والفعال لغاز SF6 هو ما نعمل عليه حاليًا.