टेस्ला मोटर्स कमी परफॉरमन्स फेरीट्ससह दुर्मिळ पृथ्वी मॅग्नेटची जागा घेण्याचा विचार करू शकतात

पुरवठा साखळी आणि पर्यावरणीय समस्यांमुळे, टेस्लाचा पॉवरट्रेन विभाग मोटर्समधून दुर्मिळ पृथ्वी मॅग्नेट काढण्यासाठी कठोर परिश्रम करीत आहे आणि पर्यायी उपाय शोधत आहे.

टेस्लाने अद्याप पूर्णपणे नवीन चुंबक सामग्रीचा शोध लावला नाही, म्हणून ते विद्यमान तंत्रज्ञानासह करू शकेल, बहुधा स्वस्त आणि सहजपणे उत्पादित फेराइट वापरुन.

फॅराइट मॅग्नेटची काळजीपूर्वक स्थितीत ठेवून आणि मोटर डिझाइनच्या इतर पैलू समायोजित करून, बरेच कार्यप्रदर्शन निर्देशकदुर्मिळ पृथ्वीड्राइव्ह मोटर्सची प्रतिकृती तयार केली जाऊ शकते. या प्रकरणात, मोटरचे वजन केवळ 30%वाढते, जे कारच्या एकूण वजनाच्या तुलनेत एक लहान फरक असू शकते.

4. नवीन चुंबक सामग्रीमध्ये खालील तीन मूलभूत वैशिष्ट्ये असणे आवश्यक आहे: 1) त्यांना चुंबक असणे आवश्यक आहे; २) इतर चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीत चुंबकत्व राखणे सुरू ठेवा; 3) उच्च तापमानाचा सामना करू शकतो.

टेंन्सेन्ट टेक्नॉलॉजी न्यूजच्या मते, इलेक्ट्रिक वाहन निर्माता टेस्लाने असे म्हटले आहे की दुर्मिळ पृथ्वी घटक यापुढे त्याच्या कार मोटर्समध्ये वापरल्या जाणार नाहीत, याचा अर्थ असा की टेस्लाच्या अभियंत्यांना वैकल्पिक उपाय शोधण्यात त्यांची सर्जनशीलता पूर्णपणे मुक्त करावी लागेल.

गेल्या महिन्यात, एलोन मस्कने टेस्ला इन्व्हेस्टर डे इव्हेंटमध्ये “मास्टर प्लॅनचा तिसरा भाग” रिलीज केला. त्यापैकी एक लहान तपशील आहे ज्यामुळे भौतिकशास्त्राच्या क्षेत्रात खळबळ उडाली आहे. टेस्लाच्या पॉवरट्रेन विभागातील वरिष्ठ कार्यकारी कॉलिन कॅम्पबेल यांनी जाहीर केले की पुरवठा साखळीच्या मुद्द्यांमुळे आणि दुर्मिळ पृथ्वी मॅग्नेट्सच्या उत्पादनाचा महत्त्वपूर्ण नकारात्मक परिणाम यामुळे त्यांची टीम मोटर्समधून दुर्मिळ पृथ्वी मॅग्नेट काढून टाकत आहे.

हे ध्येय साध्य करण्यासाठी, कॅम्पबेलने दोन स्लाइड्स दोन स्लाइड्स सादर केल्या ज्यामध्ये तीन रहस्यमय सामग्री चतुरपणे दुर्मिळ पृथ्वी 1, दुर्मिळ पृथ्वी 2 आणि दुर्मिळ पृथ्वी म्हणून लेबल लावली गेली. पहिली स्लाइड टेस्लाच्या सद्य परिस्थितीचे प्रतिनिधित्व करते, जिथे प्रत्येक वाहनात कंपनीने वापरल्या जाणार्‍या दुर्मिळ पृथ्वीचे प्रमाण अर्ध्या किलोग्रॅम ते 10 ग्रॅम ते 10 ग्रॅम पर्यंत असते. दुसर्‍या स्लाइडवर, पृथ्वीवरील सर्व दुर्मिळ घटकांचा वापर शून्य झाला आहे.

विशिष्ट सामग्रीमध्ये इलेक्ट्रॉनिक हालचालीद्वारे तयार केलेल्या जादुई उर्जाचा अभ्यास करणार्‍या मॅग्नेटोलॉजिस्टसाठी, दुर्मिळ पृथ्वी 1 ची ओळख सहज ओळखण्यायोग्य आहे, जी निओडीमियम आहे. लोह आणि बोरॉन सारख्या सामान्य घटकांमध्ये जोडल्यास, ही धातू नेहमी चुंबकीय क्षेत्रावर एक मजबूत, नेहमी तयार करण्यात मदत करू शकते. परंतु काही सामग्रीमध्ये ही गुणवत्ता असते आणि अगदी कमी दुर्मिळ पृथ्वी घटक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात जे 2000 किलोग्रॅमपेक्षा जास्त वजनाच्या टेस्ला कार तसेच औद्योगिक रोबोट्सपासून ते लढाऊ विमानांमध्ये हलवू शकतात. जर टेस्ला मोटरमधून निओडीमियम आणि इतर दुर्मिळ पृथ्वी घटक काढून टाकण्याची योजना आखत असेल तर त्याऐवजी ते कोणते चुंबक वापरेल?

भौतिकशास्त्रज्ञांसाठी, एक गोष्ट निश्चित आहे: टेस्लाने पूर्णपणे नवीन प्रकारच्या चुंबकीय सामग्रीचा शोध लावला नाही. निरोन मॅग्नेट्सच्या रणनीतीचे कार्यकारी उपाध्यक्ष अँडी ब्लॅकबर्न म्हणाले की, “100 वर्षांहून अधिक काळांत आपल्याकडे नवीन व्यवसाय मॅग्नेट मिळविण्याच्या काही संधी असू शकतात.” पुढील संधी जप्त करण्याचा प्रयत्न करीत असलेल्या काही स्टार्टअप्सपैकी निरोन मॅग्नेट्स एक आहे.

ब्लॅकबर्न आणि इतरांचा असा विश्वास आहे की टेस्लाने कमी शक्तिशाली चुंबकासह करण्याचा निर्णय घेतला आहे. बर्‍याच शक्यतांमध्ये, सर्वात स्पष्ट उमेदवार फेराइट आहे: लोह आणि ऑक्सिजनचा बनलेला एक सिरेमिक, स्ट्रॉन्टियमसारख्या थोड्या प्रमाणात धातूसह मिसळला जातो. हे दोन्ही उत्पादन करणे स्वस्त आणि सोपे आहे आणि 1950 च्या दशकापासून जगभरातील रेफ्रिजरेटरचे दरवाजे अशा प्रकारे तयार केले गेले आहेत.

परंतु व्हॉल्यूमच्या बाबतीत, फेराइटचे चुंबकत्व निओडीमियम मॅग्नेट्सचे फक्त एक दहावे आहे, जे नवीन प्रश्न उपस्थित करते. टेस्लाचे मुख्य कार्यकारी अधिकारी एलोन मस्क नेहमीच बिनधास्त म्हणून ओळखले जातात, परंतु टेस्ला जर फेराइटकडे वळत असेल तर असे दिसते की काही सवलती केल्या पाहिजेत.

बॅटरी ही इलेक्ट्रिक वाहनांची शक्ती आहे यावर विश्वास ठेवणे सोपे आहे, परंतु प्रत्यक्षात हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ड्रायव्हिंग आहे जे इलेक्ट्रिक वाहने चालवते. टेस्ला कंपनी आणि मॅग्नेटिक युनिट “टेस्ला” या दोघांनाही त्याच व्यक्तीच्या नावावर ठेवले गेले हे योगायोग नाही. जेव्हा इलेक्ट्रॉन मोटरमध्ये कॉइल्समधून वाहतात तेव्हा ते इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड तयार करतात जे उलट चुंबकीय शक्ती चालवतात, ज्यामुळे मोटरचा शाफ्ट चाकांसह फिरतो.

टेस्ला कारच्या मागील चाकांसाठी, या सैन्याने मोटर्सद्वारे कायम मॅग्नेट्ससह प्रदान केले आहेत, स्थिर चुंबकीय क्षेत्रासह एक विचित्र सामग्री आणि अणूंच्या आसपासच्या इलेक्ट्रॉनच्या चतुर स्पिनबद्दल धन्यवाद, कोणतेही सध्याचे इनपुट नाही. टेस्लाने बॅटरी श्रेणीसुधारित न करता श्रेणी वाढविण्यासाठी आणि टॉर्क वाढविण्यासाठी सुमारे पाच वर्षांपूर्वी कारमध्ये हे मॅग्नेट्स जोडणे सुरू केले. यापूर्वी, कंपनीने इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सच्या आसपास तयार केलेल्या इंडक्शन मोटर्सचा वापर केला, जे विजेचे सेवन करून चुंबकत्व निर्माण करतात. फ्रंट मोटर्ससह सुसज्ज ते मॉडेल अद्याप हा मोड वापरत आहेत.

टेस्लाची दुर्मिळ पृथ्वी आणि मॅग्नेट सोडण्याची हालचाल थोडी विचित्र दिसते. कार कंपन्या बर्‍याचदा कार्यक्षमतेचा वेड लावतात, विशेषत: इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाबतीत, जिथे ते अद्याप ड्रायव्हर्सना त्यांच्या श्रेणीच्या भीतीवर मात करण्यासाठी पटवून देण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. परंतु कार उत्पादकांनी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या उत्पादन स्केलचा विस्तार करण्यास सुरवात केल्यामुळे, पूर्वी खूप अकार्यक्षम मानले जाणारे बरेच प्रकल्प पुन्हा चालू आहेत.

यामुळे टेस्लासह कार उत्पादकांना लिथियम लोह फॉस्फेट (एलएफपी) बॅटरी वापरुन अधिक कार तयार करण्यास प्रवृत्त केले आहे. कोबाल्ट आणि निकेल सारख्या घटक असलेल्या बॅटरीच्या तुलनेत या मॉडेल्समध्ये बर्‍याचदा कमी श्रेणी असते. हे जास्त वजन आणि कमी स्टोरेज क्षमता असलेले एक जुने तंत्रज्ञान आहे. सध्या, लो-स्पीड पॉवरद्वारे समर्थित मॉडेल 3 मध्ये 272 मैलांची श्रेणी (अंदाजे 438 किलोमीटर) आहे, तर अधिक प्रगत बॅटरीसह सुसज्ज दूरस्थ मॉडेल 400 मैल (640 किलोमीटर) पर्यंत पोहोचू शकते. तथापि, लिथियम लोह फॉस्फेट बॅटरीचा वापर करणे ही अधिक शहाणा व्यवसायाची निवड असू शकते, कारण यामुळे अधिक महाग आणि अगदी राजकीयदृष्ट्या धोकादायक सामग्रीचा वापर टाळता येतो.

तथापि, टेस्लाने इतर कोणतेही बदल न करता मॅग्नेट्सची बदली करण्याची शक्यता नाही, जसे फेराइट सारख्या आणखी वाईट गोष्टींनी. अप्सला विद्यापीठातील भौतिकशास्त्रज्ञ अलेना विष्णा म्हणाली, “तुम्ही तुमच्या कारमध्ये एक प्रचंड चुंबक घ्याल. सुदैवाने, इलेक्ट्रिक मोटर्स इतर अनेक घटकांसह एक जटिल मशीन आहेत जी कमकुवत मॅग्नेटचा वापर कमी करण्यासाठी सैद्धांतिकदृष्ट्या पुन्हा व्यवस्थित करता येतात.

संगणकाच्या मॉडेल्समध्ये, मटेरियल कंपनी प्रोटेरियलने अलीकडेच निर्धारित केले आहे की दुर्मिळ पृथ्वी ड्राइव्ह मोटर्सचे बरेच कार्यप्रदर्शन निर्देशक काळजीपूर्वक फेराइट मॅग्नेट ठेवून आणि मोटर डिझाइनच्या इतर बाबी समायोजित करून पुन्हा तयार केले जाऊ शकतात. या प्रकरणात, मोटरचे वजन केवळ 30%वाढते, जे कारच्या एकूण वजनाच्या तुलनेत एक लहान फरक असू शकते.

या डोकेदुखी असूनही, कार कंपन्यांकडे अजूनही दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचा त्याग करण्याचे अनेक कारणे आहेत, जर ते तसे करू शकतील. संपूर्ण दुर्मिळ पृथ्वीच्या बाजाराचे मूल्य युनायटेड स्टेट्समधील अंडी बाजारासारखेच आहे आणि सैद्धांतिकदृष्ट्या, दुर्मिळ पृथ्वीवरील दुर्मिळ घटक खाण, प्रक्रिया आणि जगभरात मॅग्नेटमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकतात, परंतु प्रत्यक्षात या प्रक्रिया अनेक आव्हाने सादर करतात.

खनिज विश्लेषक आणि लोकप्रिय दुर्मिळ पृथ्वी निरीक्षण ब्लॉगर थॉमस क्रूमर म्हणाले, “हा 10 अब्ज डॉलर्सचा उद्योग आहे, परंतु दरवर्षी तयार केलेल्या उत्पादनांचे मूल्य 2 ट्रिलियन ते 3 ट्रिलियन डॉलर पर्यंत असते, जे एक प्रचंड लीव्हर आहे. कारसाठीही हेच आहे. जरी त्यांच्यात केवळ या पदार्थाचा काही किलोग्रॅम असेल, तरीही त्यांना काढून टाकण्याचा अर्थ असा आहे की आपण संपूर्ण इंजिनचे पुन्हा डिझाइन करण्यास तयार असल्याशिवाय कार यापुढे चालवू शकत नाहीत

युनायटेड स्टेट्स आणि युरोप या पुरवठा साखळीमध्ये विविधता आणण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. 21 व्या शतकाच्या सुरूवातीस बंद झालेल्या कॅलिफोर्निया दुर्मिळ पृथ्वी खाणी अलीकडेच पुन्हा उघडल्या आहेत आणि सध्या जगातील दुर्मिळ पृथ्वीवरील 15% संसाधनांचा पुरवठा करतात. अमेरिकेत, सरकारी संस्था (विशेषत: संरक्षण विभाग) विमान आणि उपग्रह यासारख्या उपकरणांसाठी शक्तिशाली मॅग्नेट प्रदान करण्याची आवश्यकता आहे आणि ते देशांतर्गत आणि जपान आणि युरोप सारख्या प्रदेशात पुरवठा साखळ्यांमध्ये गुंतवणूक करण्यास उत्साही आहेत. परंतु खर्च, आवश्यक तंत्रज्ञान आणि पर्यावरणीय समस्यांचा विचार करता, ही एक धीमे प्रक्रिया आहे जी कित्येक वर्षे किंवा दशकांपर्यंत टिकू शकते.