فهم دور سبيكة البلاتين والإيريديوم في الصناعة

تلعب أقطاب سبائك البلاتين والإيريديوم دورًا رئيسيًا في أجهزة التحليل الكهربائي لصناعة الكلور القلوي. تقاوم الشبكات المصنوعة من سبيكة 90% بلاتين و10% إيريديوم التآكل الناتج عن حمض الهيدروكلوريك وغاز الكلور عند درجة حرارة 80 درجة مئوية. بفضل تصميمها ذي المساحة المفتوحة بنسبة 55.5%، تضمن هذه الأقطاب كفاءة تيار تبلغ 96%. في خطوط إنتاج حمض النيتريك، تحقق محفزات سبائك البلاتين والإيريديوم نسبة تحويل 98% في تفاعلات أكسدة الأمونيا عند درجة حرارة 900 درجة مئوية. يضاعف عنصر الإيريديوم عمر مقاومة التآكل ثلاثة أضعاف مقارنةً بالمواد التقليدية.

في خلايا الوقود، تحمل دعائم الكربون جسيمات من سبيكة البلاتين والإيريديوم بأحجام تتراوح بين 2 و3 نانومتر. يصل نشاط تفاعل اختزال الأكسجين إلى 0.56 أمبير لكل مليغرام من البلاتين، أي أعلى بنسبة 48% من أقطاب البلاتين النقي. تستخدم شمعات الإشعال في السيارات أقطابًا ملحومة من سبيكة البلاتين والإيريديوم بنسبة 20% مع أطراف من النيكل. تتميز هذه الشمعات بمقاومتها للتآكل القوسي بنسبة 30% أفضل من البلاتين النقي، مما يضمن عمر خدمة يصل إلى 150,000 ميل.

القيمة الطبية والتصنيع الدقيق لسبائك البلاتين والإيريديوم

تستخدم أجهزة تحفيز الدماغ العميق أسلاكًا مصنوعة من سبيكة البلاتين والإيريديوم (95% بلاتين و5% إيريديوم) بسمك 60 ميكرومترًا. ولم تُظهر هذه الأسلاك أي تآكل في سوائل جسم الإنسان لمدة 20 عامًا.

تتميز مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة بأطراف من سبائك البلاتين والإيريديوم المحفورة كهروكيميائيًا. تجمع مجسات البلاتين-10% إيريديوم، التي يصل سمكها إلى 200 نانومتر، إشارات العصب البصري بدقة 0.1 ملي فولت. يحقق دحرجة سبائك البلاتين-الإيريديوم الصناعية سمكًا فائقًا يبلغ 12.7 ميكرومتر. تُمكّن رقاقة البلاتين-20% إيريديوم من إنتاج مستشعرات إجهاد عالية الدقة. بفضل معامل التمدد الحراري البالغ 1.3×10⁻⁶ لكل كلفن، تبقى أخطاء القياس أقل من 0.01% في بيئات ذات درجة حرارة ثابتة.

تستخدم مستشعرات الجلوكوز أقطابًا حلزونية مصنوعة من سبيكة البلاتين والإيريديوم مع طلاءات مسامية، مما يقلل من مقاومة نقل الشحنة إلى 15Ω·سم².

الإنجازات التقنية في تصنيع سبائك البلاتين والإيريديوم

من أجل التعامل مع تكاليف الإيريديوم المرتفعة، فإن الصهر بالفراغ عالي التردد مع الدرفلة الساخنة والشيخوخة يقلل من فصل الإيريديوم إلى أقل من 0.8% في سبيكة البلاتين 25% إيريديوم.

طابعات Renishaw RenAM 500S Flex ثلاثية الأبعاد المُعدّلة والمزودة بأنظمة غاز خامل، تُحقق معدل هدر مسحوق أقل من 0.5%، مما يُخفّض تكاليف ألواح تسرب الألياف الزجاجية بنسبة 62%. إضافة أكسيد الإيتريوم بنسبة 0.05% إلى سبيكة البلاتين والإيريديوم المُقوّاة بالتشتيت تُعزز قوة الشد في درجات الحرارة العالية (1200 درجة مئوية) إلى 186 ميجا باسكال، أي أقوى بـ 4.7 مرات من السبائك التقليدية.

تقنية إعادة تدوير جديدة باستخدام محاليل حمض الهيدروكلوريك وكلورات الصوديوم، تُعيد 99.2% من البلاتين و98.7% من الإيريديوم من الأقطاب الكهربائية المستعملة. يبقى سبيكة البلاتين والإيريديوم غير قابلة للاستبدال عند درجات حرارة أعلى من 1800 درجة مئوية في أنظمة التحليل الكهربائي عالية الحرارة وإشعال الطائرات. تُركز الأبحاث الحالية على تقليل الاستخدام - حيث تُقلل البنية النانوية من تحميل خلايا الوقود من البلاتين والإيريديوم إلى 0.1 مليغرام لكل سنتيمتر مربع مع الحفاظ على كثافة طاقة تبلغ 0.8 واط لكل سنتيمتر مربع. يُحفز الطلب الصناعي المتزايد على الابتكارات في مجال التصنيع. ومن المتوقع أن يصل حجم سوق سبيكة البلاتين والإيريديوم العالمي إلى 100 مليار دولار بحلول عام 2025.

تعرف على المزيد حول سبائك البلاتين والإيريديوم .