أفضل شركات محفزات البلاتين في العالم

يتميز سوق محفزات البلاتين بتركيزه العالي، حيث تستحوذ أكبر 12 شركة منتجة على 68% من الحصة العالمية. تُشكل شركة هيراوس، إلى جانب باسف وجونسون ماثي (المملكة المتحدة)، الفئة الأولى، مُهيمنةً على قطاعات عالية الجودة مثل خلايا الوقود والمحفزات الكيميائية الدقيقة، بينما تقود هيراوس قطاع تنقية غازات عادم السيارات بمحفزاتها البلاتينية عالية النشاط (66.5% من السوق العالمية). تُقدم باسف حلول تأجير وتكنولوجيا المعادن الثمينة من خلال نموذج "المحفز كخدمة" (CaaS)، مما يُخفف الضغط على رأس مال العملاء. أما الفئة الثانية، فتضم شركة إيفونيك وشركات صينية مثل كايلي نيو ماتيريال وبلاتينيوم سورس كاتاليست، مع التركيز على تكرار تقنية البلاتينة المنخفضة. على سبيل المثال، قامت شركة Platinum Source Catalysts بتطوير الجيل الثاني من محفزات سبائك البلاتين والكوبالت، مع تحميل بلاتيني أقل بنسبة 33% ومعدل اضمحلال يبلغ 3% فقط على مدى 30 ألف دورة، والتي تم توريدها إلى عدد من شركات مفاعلات الطاقة.

إذا كنت قد استهلكت محفزات المعادن الثمينة ، يرجى الاتصال بنا .

أنواع محفزات البلاتين وسيناريوهات التطبيق

من حيث البنية، تُقسّم محفزات البلاتين إلى نوعين: متعدد الأطوار (تفاعل صلب-غاز/سائل) ومتجانس (تفاعل سائل). وتُهيمن محفزات البلاتين متعددة الأطوار (66.5%)، مع نوع ناقل:

- نوع حامل الألومينا: يستخدم في هدرجة الستايرين، بمساحة سطح محددة تبلغ 289.5 متر مربع/جم ومعدل تحويل 94.5% (خلال 100 دقيقة)؛

- نوع حامل الكربون: المادة الأساسية لخلية الوقود، ولكن الكربون البلاتيني التقليدي سهل التآكل، مما يؤدي إلى انفصال جزيئات البلاتين؛

- نوع حامل أكسيد المعدن: مثل Pt/TiO₂-Ov، الذي يستخدم شواغر الأكسجين لتعزيز التوصيل الكهربائي ولديه مقاومة للتسمم بثاني أكسيد الكربون أعلى بثلاث مرات من كربون البلاتين التقليدي.

من بين سيناريوهات التطبيق، تُمثل المواد الكيميائية الدقيقة 59.6%، تليها تنقية عوادم السيارات (محفز ثلاثي الاتجاهات) وخلايا الوقود. في مجال خلايا وقود الهيدروجين، أصبح استخدام محفزات البلاتين لتقليل حمل البلاتين رائجًا، على سبيل المثال، تُقلل محفزات البلاتين أحادية الذرة كمية البلاتين بنسبة 90%، ويُخفض حمل أقطاب الغشاء إلى 0.02 ملغم/سم².

دور محفزات البلاتين

يتمثل الدور الأساسي لمحفزات البلاتين في تقليل طاقة تنشيط التفاعل، وتسريعه عند درجات حرارة منخفضة/متوسطة دون استهلاك نفسها. في خلايا وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC)، حيث يُحرك محفز البلاتين تفاعل اختزال الأكسجين الكاثودي (ORR)، يبلغ نشاط كتلة محفزات كربون البلاتين التقليدية 0.7 أمبير/مليغرام بلاتين فقط، بينما تزيد محفزات البلاتين أحادية الذرة نشاطها إلى 3.86 أمبير/مليغرام بلاتين (أي ما يعادل 5.3 أضعاف نشاط كربون البلاتين التجاري) عبر مركز نشط من البلاتين-نيتروجين₄، وتُثبّت مسار الإلكترونات الأربعة لتجنب تآكل المنتج الثانوي. يُعدّ تفاعل المعدن الإلكتروني الحامل (EMSI) لمحفزات البلاتين أساسيًا في مقاومة التسمم. على سبيل المثال، في Pt/TiO₂-Ov، تعمل شواغر الأكسجين على دفع تدفق الإلكترونات من TiO₂ إلى البلاتين، مما يضعف امتصاص ثاني أكسيد الكربون، وتتناقص كثافة التيار بنسبة 3.67% فقط بعد حقن 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون، مقارنة بتحلل البلاتين والكربون التقليدي بنسبة تزيد عن 10%.

تصنيع محفزات البلاتين

يعتمد أداء محفزات البلاتين على تصميم الناقل وعملية تشتت البلاتين. تشمل ابتكارات الناقل: الكربون المضاف إليه النيتروجين لتعزيز كفاءة تثبيت ذرات البلاتين؛ وشواغر الأكسجين بثاني أكسيد التيتانيوم لتحسين توصيل الإلكترون. في عملية التحضير، أصبحت طريقة الميكروويف المستمر نقطة انطلاق - استخدمت كلية هوبي للفنون والعلوم نظامًا مختلطًا من جلايكول الإيثيلين وإشعاع الميكروويف لتخليق جسيمات نانوية من البلاتين بحجم جسيم موحد (3.02 نانومتر) في 3 دقائق، مع نشاط أكسدة كهربائية للميثانول يصل إلى 76.95 مللي أمبير/سم²، بزيادة قدرها 63.6٪ مقارنة بالمحفزات التجارية. يكمن تحدي الإنتاج الضخم في استقرار التشتت على المستوى الذري. طورت جامعة شنغهاي استراتيجية تآزرية ثنائية الذرة (مثل اقتران البلاتين والحديد) لمنع التكتل في درجات الحرارة العالية من خلال تفاعلات قوية بين المعدن والناقل؛ يجمع التحفيز المُستخرَج من البلاتين بين التجميع الذاتي النانوي وتقنية الشبكة الفائقة للبلاتين-الكوبالت لحل مشكلة تجانس حجم الجسيمات والتحضير على نطاق واسع. حاليًا، تُخفِّض الشركات الرائدة التكلفة من خلال المعالجة بالليزر باستخدام سبائك البلاتين منخفضة التكلفة، وتُشجِّع على تطوير محفزات البلاتين إلى سعة تحميل أقل من 0.05 ملغم/سم².