टेस्ला मोटर्स दुर्मिळ अर्थ मॅग्नेट कमी कार्यक्षम फेराइट्ससह बदलण्याचा विचार करू शकतात

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

टेस्लाने अद्याप पूर्णपणे नवीन चुंबक सामग्रीचा शोध लावलेला नाही, त्यामुळे ते विद्यमान तंत्रज्ञानासह, बहुधा स्वस्त आणि सहज उत्पादित फेराइट वापरून करू शकते.

फेराइट मॅग्नेटची काळजीपूर्वक स्थिती करून आणि मोटर डिझाइनचे इतर पैलू समायोजित करून, अनेक कार्यप्रदर्शन निर्देशकदुर्मिळ पृथ्वीड्राइव्ह मोटर्सची प्रतिकृती तयार केली जाऊ शकते. या प्रकरणात, मोटरचे वजन केवळ 30% वाढते, जे कारच्या एकूण वजनाच्या तुलनेत थोडा फरक असू शकतो.

4. नवीन चुंबक सामग्रीमध्ये खालील तीन मूलभूत वैशिष्ट्ये असणे आवश्यक आहे: 1) त्यांना चुंबकत्व असणे आवश्यक आहे; 2) इतर चुंबकीय क्षेत्रांच्या उपस्थितीत चुंबकत्व राखणे सुरू ठेवा; 3) उच्च तापमान सहन करू शकते.

टेन्सेंट टेक्नॉलॉजी न्यूजनुसार, इलेक्ट्रिक वाहन निर्माता टेस्लाने सांगितले आहे की त्याच्या कार मोटर्समध्ये यापुढे दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक वापरले जाणार नाहीत, याचा अर्थ असा आहे की टेस्लाच्या अभियंत्यांना पर्यायी उपाय शोधण्यात त्यांची सर्जनशीलता पूर्णपणे मुक्त करावी लागेल.

गेल्या महिन्यात, एलोन मस्कने टेस्ला इन्व्हेस्टर डे इव्हेंटमध्ये "मास्टर प्लॅनचा तिसरा भाग" जारी केला. त्यापैकी, एक लहान तपशील आहे ज्यामुळे भौतिकशास्त्राच्या क्षेत्रात खळबळ उडाली आहे. टेस्लाच्या पॉवरट्रेन विभागातील वरिष्ठ कार्यकारी कॉलिन कॅम्पबेल यांनी जाहीर केले की त्यांची टीम पुरवठा साखळीतील समस्यांमुळे आणि दुर्मिळ पृथ्वी चुंबकांच्या निर्मितीच्या महत्त्वपूर्ण नकारात्मक प्रभावामुळे मोटर्समधून दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक काढून टाकत आहे.

हे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी, कॅम्पबेलने दुर्मिळ पृथ्वी 1, दुर्मिळ पृथ्वी 2 आणि दुर्मिळ पृथ्वी 3 असे चतुराईने लेबल केलेल्या तीन गूढ साहित्याचा समावेश असलेल्या दोन स्लाइड्स सादर केल्या. पहिली स्लाइड टेस्लाची सध्याची परिस्थिती दर्शवते, जिथे कंपनीने प्रत्येक वाहनामध्ये वापरलेल्या दुर्मिळ पृथ्वीचे प्रमाण अर्धा किलोग्रॅम ते 10 ग्रॅम पर्यंत. दुसऱ्या स्लाइडवर, पृथ्वीवरील सर्व दुर्मिळ घटकांचा वापर शून्य करण्यात आला आहे.

चुंबकशास्त्रज्ञांसाठी जे विशिष्ट सामग्रीमध्ये इलेक्ट्रॉनिक गतीने निर्माण केलेल्या जादुई शक्तीचा अभ्यास करतात, दुर्मिळ पृथ्वी 1 ची ओळख सहज ओळखता येते, जी निओडीमियम आहे. लोह आणि बोरॉन सारख्या सामान्य घटकांमध्ये जोडल्यास, हे धातू मजबूत, नेहमी चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यात मदत करू शकते. परंतु काही सामग्रीमध्ये ही गुणवत्ता आहे आणि त्याहूनही कमी दुर्मिळ पृथ्वी घटक चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करतात जे 2000 किलोग्रॅमपेक्षा जास्त वजनाच्या टेस्ला कार तसेच औद्योगिक रोबोटपासून लढाऊ विमानांपर्यंत इतर अनेक गोष्टी 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. NIron Magnets मधील स्ट्रॅटेजीचे कार्यकारी उपाध्यक्ष अँडी ब्लॅकबर्न म्हणाले, "100 वर्षांहून अधिक काळात, आम्हाला नवीन व्यवसाय चुंबक मिळविण्याच्या काही संधी मिळू शकतात." NIron Magnets पुढील संधीचा फायदा घेण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या काही स्टार्टअप्सपैकी एक आहे.

ब्लॅकबर्न आणि इतरांचा असा विश्वास आहे की टेस्लाने कमी शक्तिशाली चुंबकाने बनवण्याचा निर्णय घेतला आहे. बऱ्याच शक्यतांपैकी, सर्वात स्पष्ट उमेदवार म्हणजे फेराइट: लोह आणि ऑक्सिजनने बनलेले सिरॅमिक, स्ट्रॉन्शिअमसारख्या थोड्या प्रमाणात धातू मिसळलेले. हे स्वस्त आणि उत्पादन करणे सोपे आहे आणि 1950 पासून जगभरातील रेफ्रिजरेटरचे दरवाजे अशा प्रकारे तयार केले जात आहेत.

पण व्हॉल्यूमच्या बाबतीत, फेराइटचे चुंबकत्व निओडीमियम चुंबकांपेक्षा फक्त एक दशांश आहे, ज्यामुळे नवीन प्रश्न निर्माण होतात. टेस्लाचे सीईओ एलोन मस्क नेहमीच बिनधास्त म्हणून ओळखले जातात, परंतु जर टेस्लाला फेराइटकडे वळवायचे असेल तर काही सवलती दिल्या पाहिजेत असे दिसते.

हे मानणे सोपे आहे की बॅटरी ही इलेक्ट्रिक वाहनांची शक्ती आहे, परंतु प्रत्यक्षात, हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ड्रायव्हिंग आहे जे इलेक्ट्रिक वाहने चालवते. टेस्ला कंपनी आणि चुंबकीय एकक “टेस्ला” या दोन्हींचे नाव एकाच व्यक्तीच्या नावावर आहे हा योगायोग नाही. जेव्हा मोटरमधील कॉइलमधून इलेक्ट्रॉन वाहतात तेव्हा ते इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड तयार करतात जे विरुद्ध चुंबकीय शक्ती चालवते, ज्यामुळे मोटरचा शाफ्ट चाकांसोबत फिरतो.

टेस्ला कारच्या मागील चाकांसाठी, ही शक्ती कायम चुंबकांसह मोटर्सद्वारे प्रदान केली जाते, स्थिर चुंबकीय क्षेत्रासह एक विचित्र सामग्री आणि कोणतेही वर्तमान इनपुट नाही, अणूभोवती इलेक्ट्रॉनच्या चतुर स्पिनमुळे धन्यवाद. बॅटरी अपग्रेड न करता रेंज वाढवण्यासाठी आणि टॉर्क वाढवण्यासाठी टेस्लाने सुमारे पाच वर्षांपूर्वी कारमध्ये हे मॅग्नेट जोडण्यास सुरुवात केली. याआधी, कंपनीने इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सभोवती तयार केलेल्या इंडक्शन मोटर्सचा वापर केला होता, जे विजेचा वापर करून चुंबकत्व निर्माण करतात. समोरच्या मोटर्सने सुसज्ज असलेली मॉडेल्स अजूनही हा मोड वापरत आहेत.

दुर्मिळ पृथ्वी आणि चुंबकांचा त्याग करण्याची टेस्लाची चाल थोडी विचित्र वाटते. कार कंपन्यांना बऱ्याचदा कार्यक्षमतेचे वेड असते, विशेषत: इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाबतीत, जेथे ते अजूनही ड्रायव्हर्सना त्यांच्या श्रेणीच्या भीतीवर मात करण्यासाठी त्यांचे मन वळवण्याचा प्रयत्न करत असतात. परंतु कार उत्पादकांनी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या उत्पादनाचा विस्तार करणे सुरू केल्यामुळे, पूर्वी खूप अकार्यक्षम मानले गेलेले अनेक प्रकल्प पुन्हा सुरू होत आहेत.

यामुळे टेस्लासह कार उत्पादकांना लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LFP) बॅटरी वापरून अधिक कार तयार करण्यास प्रवृत्त केले आहे. कोबाल्ट आणि निकेल सारख्या घटक असलेल्या बॅटरीच्या तुलनेत, या मॉडेल्सची श्रेणी कमी असते. हे जास्त वजन आणि कमी साठवण क्षमता असलेले जुने तंत्रज्ञान आहे. सध्या, लो-स्पीड पॉवरद्वारे समर्थित मॉडेल 3 ची श्रेणी 272 मैल (अंदाजे 438 किलोमीटर) आहे, तर अधिक प्रगत बॅटरीसह सुसज्ज रिमोट मॉडेल एस 400 मैल (640 किलोमीटर) पर्यंत पोहोचू शकते. तथापि, लिथियम आयर्न फॉस्फेट बॅटरीचा वापर हा अधिक विवेकपूर्ण व्यवसाय पर्याय असू शकतो, कारण ते अधिक महाग आणि अगदी राजकीयदृष्ट्या धोकादायक सामग्रीचा वापर टाळते.

तथापि, टेस्ला इतर कोणतेही बदल न करता मॅग्नेटला फक्त फेराइटसारख्या वाईट गोष्टीने बदलण्याची शक्यता नाही. युनिव्हर्सिटी ऑफ उप्पसाला भौतिकशास्त्रज्ञ अलैना विष्णा म्हणाल्या, “तुम्ही तुमच्या कारमध्ये प्रचंड चुंबक घेऊन जाल. सुदैवाने, इलेक्ट्रिक मोटर्स ही इतर अनेक घटकांसह बरीच गुंतागुंतीची मशीन आहेत जी सैद्धांतिकदृष्ट्या कमकुवत चुंबक वापरण्याचा प्रभाव कमी करण्यासाठी पुनर्रचना केली जाऊ शकतात.

कॉम्प्युटर मॉडेल्समध्ये, मटेरियल कंपनी प्रोटेरिअलने नुकतेच निर्धारित केले आहे की रेअर अर्थ ड्राइव्ह मोटर्सचे अनेक कार्यप्रदर्शन निर्देशक फेराइट मॅग्नेटची काळजीपूर्वक स्थिती करून आणि मोटर डिझाइनच्या इतर बाबी समायोजित करून प्रतिकृती बनवता येतात. या प्रकरणात, मोटरचे वजन केवळ 30% वाढते, जे कारच्या एकूण वजनाच्या तुलनेत थोडा फरक असू शकतो.

ही डोकेदुखी असूनही, कार कंपन्यांकडे दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचा त्याग करण्याची अनेक कारणे आहेत, जर ते तसे करू शकतील. संपूर्ण दुर्मिळ पृथ्वीच्या बाजारपेठेचे मूल्य युनायटेड स्टेट्समधील अंडी बाजारासारखेच आहे आणि सैद्धांतिकदृष्ट्या, दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे खनन, प्रक्रिया आणि जगभरात चुंबकात रूपांतर केले जाऊ शकते, परंतु प्रत्यक्षात, या प्रक्रियेमध्ये अनेक आव्हाने आहेत.

खनिज विश्लेषक आणि लोकप्रिय दुर्मिळ पृथ्वी निरीक्षण ब्लॉगर थॉमस क्रुमर म्हणाले, “हा $10 बिलियन उद्योग आहे, परंतु दरवर्षी तयार केलेल्या उत्पादनांचे मूल्य $2 ट्रिलियन ते $3 ट्रिलियन पर्यंत असते, जे एक प्रचंड लीव्हर आहे. तेच कारच्या बाबतीत. जरी त्यात फक्त काही किलोग्रॅम हा पदार्थ असला तरीही, ते काढून टाकण्याचा अर्थ असा आहे की आपण संपूर्ण इंजिन पुन्हा डिझाइन करण्यास तयार नसल्यास कार यापुढे धावू शकत नाहीत.

युनायटेड स्टेट्स आणि युरोप या पुरवठा साखळीमध्ये विविधता आणण्याचा प्रयत्न करत आहेत. कॅलिफोर्नियाच्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या खाणी, ज्या 21 व्या शतकाच्या सुरुवातीला बंद करण्यात आल्या होत्या, त्या अलीकडेच पुन्हा उघडल्या गेल्या आहेत आणि सध्या जगातील दुर्मिळ पृथ्वीच्या संसाधनांपैकी 15% पुरवठा करतात. युनायटेड स्टेट्समध्ये, सरकारी संस्थांना (विशेषत: संरक्षण विभाग) विमाने आणि उपग्रहांसारख्या उपकरणांसाठी शक्तिशाली चुंबक प्रदान करणे आवश्यक आहे आणि ते देशांतर्गत आणि जपान आणि युरोप सारख्या प्रदेशांमध्ये पुरवठा साखळींमध्ये गुंतवणूक करण्यास उत्साही आहेत. परंतु खर्च, आवश्यक तंत्रज्ञान आणि पर्यावरणीय समस्या लक्षात घेता, ही एक संथ प्रक्रिया आहे जी अनेक वर्षे किंवा दशकांपर्यंत टिकू शकते.