टेस्ला मोटर्सले दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकहरूलाई कम प्रदर्शन गर्ने फेरिटहरूले प्रतिस्थापन गर्ने विचार गर्न सक्छ

आपूर्ति शृङ्खला र वातावरणीय समस्याहरूका कारण, टेस्लाको पावरट्रेन विभागले मोटरहरूबाट दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकहरू हटाउन कडा परिश्रम गरिरहेको छ र वैकल्पिक समाधानहरू खोजिरहेको छ।

टेस्लाले अझै पूर्णतया नयाँ चुम्बक सामग्री आविष्कार गरेको छैन, त्यसैले यसले अवस्थित प्रविधिसँग काम गर्न सक्छ, सम्भवतः सस्तो र सजिलै निर्मित फेराइट प्रयोग गरेर।

फेराइट चुम्बकहरूलाई सावधानीपूर्वक स्थितिमा राखेर र मोटर डिजाइनका अन्य पक्षहरूलाई समायोजन गरेर, धेरै कार्यसम्पादन सूचकहरूदुर्लभ पृथ्वीड्राइभ मोटरहरू दोहोर्याउन सकिन्छ। यस अवस्थामा, मोटरको तौल लगभग ३०% ले मात्र बढ्छ, जुन कारको समग्र तौलको तुलनामा सानो भिन्नता हुन सक्छ।

४. नयाँ चुम्बकीय पदार्थहरूमा निम्न तीन आधारभूत विशेषताहरू हुनु आवश्यक छ: १) तिनीहरूमा चुम्बकत्व हुनु आवश्यक छ; २) अन्य चुम्बकीय क्षेत्रहरूको उपस्थितिमा चुम्बकत्व कायम राख्न जारी राख्नुहोस्; ३) उच्च तापक्रम सहन सक्ने।

टेन्सेन्ट टेक्नोलोजी न्यूजका अनुसार, विद्युतीय सवारी साधन निर्माता टेस्लाले अब आफ्नो कार मोटरहरूमा दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू प्रयोग नगरिने बताएको छ, जसको अर्थ टेस्लाका इन्जिनियरहरूले वैकल्पिक समाधानहरू खोज्न आफ्नो रचनात्मकता पूर्ण रूपमा उजागर गर्नुपर्नेछ।

गत महिना, एलोन मस्कले टेस्ला लगानीकर्ता दिवस कार्यक्रममा "मास्टर प्लानको तेस्रो भाग" जारी गरे। ती मध्ये, भौतिक विज्ञानको क्षेत्रमा सनसनी मच्चाउने एउटा सानो विवरण छ। टेस्लाको पावरट्रेन विभागका वरिष्ठ कार्यकारी कोलिन क्याम्पबेलले घोषणा गरे कि उनको टोलीले आपूर्ति शृङ्खला समस्याहरू र दुर्लभ पृथ्वी चुम्बक उत्पादन गर्दा पर्ने महत्त्वपूर्ण नकारात्मक प्रभावका कारण मोटरहरूबाट दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकहरू हटाउँदैछ।

यो लक्ष्य हासिल गर्न, क्याम्पबेलले दुर्लभ पृथ्वी १, दुर्लभ पृथ्वी २, र दुर्लभ पृथ्वी ३ को रूपमा चलाखीपूर्वक लेबल गरिएका तीन रहस्यमय सामग्रीहरू समावेश गर्ने दुई स्लाइडहरू प्रस्तुत गरे। पहिलो स्लाइडले टेस्लाको वर्तमान अवस्थालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, जहाँ प्रत्येक गाडीमा कम्पनीले प्रयोग गर्ने दुर्लभ पृथ्वीको मात्रा आधा किलोग्रामदेखि १० ग्रामसम्म हुन्छ। दोस्रो स्लाइडमा, सबै दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको प्रयोग शून्यमा घटाइएको छ।

केही सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोनिक गतिबाट उत्पन्न हुने जादुई शक्तिको अध्ययन गर्ने चुम्बकविद्हरूका लागि, दुर्लभ पृथ्वी १ को पहिचान सजिलै चिन्न सकिन्छ, जुन नियोडिमियम हो। फलाम र बोरोन जस्ता सामान्य तत्वहरूमा थप्दा, यो धातुले बलियो, सधैं सक्रिय चुम्बकीय क्षेत्र सिर्जना गर्न मद्दत गर्न सक्छ। तर थोरै सामग्रीहरूमा यो गुण हुन्छ, र अझ कम दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूले चुम्बकीय क्षेत्रहरू उत्पन्न गर्छन् जसले २००० किलोग्रामभन्दा बढी तौल भएका टेस्ला कारहरू, साथै औद्योगिक रोबोटदेखि लडाकु जेटहरूमा धेरै अन्य चीजहरू सार्न सक्छ। यदि टेस्लाले मोटरबाट नियोडिमियम र अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू हटाउने योजना बनाएको छ भने, यसको सट्टा कुन चुम्बक प्रयोग गर्नेछ?

भौतिकशास्त्रीहरूका लागि, एउटा कुरा निश्चित छ: टेस्लाले पूर्णतया नयाँ प्रकारको चुम्बकीय सामग्री आविष्कार गरेनन्। निरोन म्याग्नेटका रणनीतिका कार्यकारी उपाध्यक्ष एन्डी ब्ल्याकबर्नले भने, "१०० वर्ष भन्दा बढीमा, हामीसँग नयाँ व्यावसायिक चुम्बकहरू प्राप्त गर्ने केही अवसरहरू मात्र हुन सक्छन्।" निरोन म्याग्नेट अर्को अवसरलाई सदुपयोग गर्ने प्रयास गर्ने केही स्टार्टअपहरू मध्ये एक हो।

ब्ल्याकबर्न र अरूहरू विश्वास गर्छन् कि टेस्लाले धेरै कम शक्तिशाली चुम्बक प्रयोग गर्ने निर्णय गरेको सम्भावना बढी छ। धेरै सम्भावनाहरू मध्ये, सबैभन्दा स्पष्ट उम्मेदवार फेराइट हो: फलाम र अक्सिजनबाट बनेको सिरेमिक, स्ट्रोन्टियम जस्ता थोरै मात्रामा धातुसँग मिसाइएको। यो सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो दुवै छ, र १९५० को दशकदेखि, विश्वभर रेफ्रिजरेटरका ढोकाहरू यसरी नै निर्माण गरिएका छन्।

तर आयतनको हिसाबले, फेराइटको चुम्बकत्व नियोडिमियम चुम्बकको दशांश मात्र हो, जसले नयाँ प्रश्नहरू खडा गर्छ। टेस्लाका सीईओ एलोन मस्क सधैं सम्झौता नगर्ने व्यक्तिको रूपमा परिचित छन्, तर यदि टेस्ला फेराइटमा सर्ने हो भने, केही छुटहरू दिनुपर्छ जस्तो देखिन्छ।

ब्याट्रीहरू विद्युतीय सवारी साधनहरूको शक्ति हुन् भनेर विश्वास गर्न सजिलो छ, तर वास्तविकतामा, यो विद्युत चुम्बकीय ड्राइभिङ हो जसले विद्युतीय सवारी साधनहरू चलाउँछ। टेस्ला कम्पनी र चुम्बकीय एकाइ "टेस्ला" दुवैको नाम एउटै व्यक्तिको नामबाट राखिएको संयोग होइन। जब इलेक्ट्रोनहरू मोटरमा कुण्डलीहरूबाट बग्छन्, तिनीहरूले एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्छन् जसले विपरीत चुम्बकीय बल चलाउँछ, जसले मोटरको शाफ्टलाई पाङ्ग्राहरूसँग घुमाउँछ।

टेस्ला कारहरूको पछाडिको पाङ्ग्राहरूको लागि, यी बलहरू स्थायी चुम्बकहरू भएका मोटरहरूद्वारा प्रदान गरिन्छ, स्थिर चुम्बकीय क्षेत्र भएको एक अनौठो पदार्थ र कुनै वर्तमान इनपुट हुँदैन, परमाणुहरू वरिपरि इलेक्ट्रोनहरूको चलाखीपूर्ण स्पिनको लागि धन्यवाद। टेस्लाले ब्याट्री अपग्रेड नगरी दायरा विस्तार गर्न र टर्क बढाउनको लागि लगभग पाँच वर्ष अघि मात्र कारहरूमा यी चुम्बकहरू थप्न थालेको थियो। यसभन्दा पहिले, कम्पनीले विद्युत चुम्बकहरू वरिपरि निर्मित इन्डक्सन मोटरहरू प्रयोग गर्थ्यो, जसले बिजुली खपत गरेर चुम्बकत्व उत्पन्न गर्दछ। अगाडि मोटरहरूले सुसज्जित ती मोडेलहरूले अझै पनि यो मोड प्रयोग गरिरहेका छन्।

दुर्लभ पृथ्वी र चुम्बकहरू त्याग्ने टेस्लाको कदम अलि अनौठो देखिन्छ। कार कम्पनीहरू प्रायः दक्षतामा रमाउँछन्, विशेष गरी विद्युतीय सवारी साधनहरूको मामलामा, जहाँ तिनीहरू अझै पनि चालकहरूलाई दायराको डर हटाउन मनाउन खोजिरहेका हुन्छन्। तर कार निर्माताहरूले विद्युतीय सवारी साधनहरूको उत्पादन स्केल विस्तार गर्न थालेपछि, पहिले धेरै अकुशल मानिएका धेरै परियोजनाहरू पुन: देखा पर्न थालेका छन्।

यसले टेस्ला लगायतका कार निर्माताहरूलाई लिथियम आइरन फस्फेट (LFP) ब्याट्रीहरू प्रयोग गरेर बढी कारहरू उत्पादन गर्न प्रेरित गरेको छ। कोबाल्ट र निकल जस्ता तत्वहरू भएका ब्याट्रीहरूको तुलनामा, यी मोडेलहरूमा प्रायः छोटो दायरा हुन्छ। यो बढी तौल र कम भण्डारण क्षमता भएको पुरानो प्रविधि हो। हाल, कम-गतिको पावरद्वारा संचालित मोडेल ३ को दायरा २७२ माइल (लगभग ४३८ किलोमिटर) छ, जबकि थप उन्नत ब्याट्रीहरूले सुसज्जित रिमोट मोडेल S ले ४०० माइल (६४० किलोमिटर) पुग्न सक्छ। यद्यपि, लिथियम आइरन फस्फेट ब्याट्रीको प्रयोग बढी समझदार व्यावसायिक विकल्प हुन सक्छ, किनभने यसले बढी महँगो र राजनीतिक रूपमा जोखिमपूर्ण सामग्रीहरूको प्रयोगलाई बेवास्ता गर्छ।

यद्यपि, टेस्लाले चुम्बकलाई फेराइट जस्ता खराब चीजले प्रतिस्थापन गर्ने सम्भावना कम छ, अन्य कुनै परिवर्तन नगरी। उप्साला विश्वविद्यालयका भौतिकशास्त्री अलाइना विष्णाले भनिन्, "तपाईंले आफ्नो कारमा ठूलो चुम्बक बोक्नुहुनेछ। सौभाग्यवश, विद्युतीय मोटरहरू धेरै जटिल मेसिनहरू हुन् जसमा धेरै अन्य घटकहरू छन् जुन सैद्धान्तिक रूपमा कमजोर चुम्बकहरू प्रयोग गर्दा हुने प्रभावलाई कम गर्न पुन: व्यवस्थित गर्न सकिन्छ।"

कम्प्युटर मोडेलहरूमा, सामग्री कम्पनी प्रोटेरियलले हालै निर्धारण गरेको छ कि दुर्लभ पृथ्वी ड्राइभ मोटर्सका धेरै प्रदर्शन सूचकहरूलाई फेराइट चुम्बकहरूलाई सावधानीपूर्वक स्थितिमा राखेर र मोटर डिजाइनका अन्य पक्षहरूलाई समायोजन गरेर दोहोर्याउन सकिन्छ। यस अवस्थामा, मोटरको तौल लगभग ३०% ले मात्र बढ्छ, जुन कारको समग्र तौलको तुलनामा सानो भिन्नता हुन सक्छ।

यी टाउको दुखाइका बाबजुद पनि, कार कम्पनीहरूसँग अझै पनि दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू त्याग्नु पर्ने धेरै कारणहरू छन्, यदि तिनीहरूले त्यसो गर्न सक्छन् भने। सम्पूर्ण दुर्लभ पृथ्वी बजारको मूल्य संयुक्त राज्य अमेरिकाको अण्डा बजार जस्तै छ, र सैद्धान्तिक रूपमा, दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूलाई उत्खनन, प्रशोधन र विश्वव्यापी रूपमा चुम्बकमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, तर वास्तविकतामा, यी प्रक्रियाहरूले धेरै चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछन्।

खनिज विश्लेषक र लोकप्रिय दुर्लभ पृथ्वी अवलोकन ब्लगर थोमस क्रुमरले भने, "यो १० अर्ब डलरको उद्योग हो, तर प्रत्येक वर्ष सिर्जना हुने उत्पादनहरूको मूल्य २ ट्रिलियन देखि ३ ट्रिलियन डलर सम्म हुन्छ, जुन एक ठूलो लीभर हो। कारहरूको लागि पनि यही कुरा लागू हुन्छ। यदि तिनीहरूमा केही किलोग्राम मात्र यो पदार्थ छ भने पनि, तिनीहरूलाई हटाउनुको अर्थ हो कि तपाईं सम्पूर्ण इन्जिन पुन: डिजाइन गर्न इच्छुक नभएसम्म कारहरू अब चल्न सक्दैनन्।

संयुक्त राज्य अमेरिका र युरोपले यो आपूर्ति शृङ्खलालाई विविधीकरण गर्ने प्रयास गरिरहेका छन्। २१ औं शताब्दीको सुरुवातमा बन्द गरिएका क्यालिफोर्नियाका दुर्लभ पृथ्वी खानीहरू हालै पुन: खोलिएका छन् र हाल विश्वको दुर्लभ पृथ्वी स्रोतहरूको १५% आपूर्ति गर्छन्। संयुक्त राज्य अमेरिकामा, सरकारी एजेन्सीहरू (विशेष गरी रक्षा विभाग) ले हवाईजहाज र उपग्रह जस्ता उपकरणहरूको लागि शक्तिशाली चुम्बकहरू प्रदान गर्न आवश्यक छ, र तिनीहरू घरेलु रूपमा र जापान र युरोप जस्ता क्षेत्रहरूमा आपूर्ति शृङ्खलाहरूमा लगानी गर्न उत्साहित छन्। तर लागत, आवश्यक प्रविधि, र वातावरणीय मुद्दाहरूलाई विचार गर्दा, यो एक ढिलो प्रक्रिया हो जुन धेरै वर्ष वा दशकौंसम्म पनि रहन सक्छ।