टेस्ला मोटर्स दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट को कम प्रदर्शन वाले फेराइट्स से बदलने पर विचार कर सकती है

आपूर्ति श्रृंखला और पर्यावरणीय मुद्दों के कारण, टेस्ला का पावरट्रेन विभाग मोटरों से दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों को हटाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहा है और वैकल्पिक समाधानों की तलाश कर रहा है।

टेस्ला ने अभी तक पूरी तरह से नई चुंबक सामग्री का आविष्कार नहीं किया है, इसलिए वह मौजूदा तकनीक से काम चला सकता है, संभवतः सस्ते और आसानी से निर्मित फेराइट का उपयोग करेगा।

फेराइट चुम्बकों को सावधानीपूर्वक स्थिति में रखकर और मोटर डिजाइन के अन्य पहलुओं को समायोजित करके, कई प्रदर्शन संकेतकों को बेहतर बनाया जा सकता है।दुर्लभ मृदाड्राइव मोटर्स को दोहराया जा सकता है। इस मामले में, मोटर का वजन केवल 30% तक बढ़ता है, जो कार के समग्र वजन की तुलना में एक छोटा सा अंतर हो सकता है।

4. नए चुंबक पदार्थों में निम्नलिखित तीन बुनियादी विशेषताएं होनी चाहिए: 1) उनमें चुंबकत्व होना चाहिए; 2) अन्य चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति में चुंबकत्व को बनाए रखना चाहिए; 3) उच्च तापमान का सामना कर पाना चाहिए।

टेनसेंट टेक्नोलॉजी न्यूज़ के अनुसार, इलेक्ट्रिक वाहन निर्माता टेस्ला ने कहा है कि अब उसकी कार मोटरों में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का उपयोग नहीं किया जाएगा, जिसका अर्थ है कि टेस्ला के इंजीनियरों को वैकल्पिक समाधान खोजने में अपनी रचनात्मकता को पूरी तरह से उजागर करना होगा।

पिछले महीने, एलन मस्क ने टेस्ला इन्वेस्टर डे इवेंट में "मास्टर प्लान का तीसरा भाग" जारी किया। उनमें से एक छोटा सा विवरण है जिसने भौतिकी के क्षेत्र में सनसनी मचा दी है। टेस्ला के पावरट्रेन विभाग के एक वरिष्ठ कार्यकारी कोलिन कैंपबेल ने घोषणा की कि उनकी टीम आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दों और दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों के उत्पादन के महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रभाव के कारण मोटरों से दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों को हटा रही है।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, कैंपबेल ने तीन रहस्यमय सामग्रियों से जुड़ी दो स्लाइड प्रस्तुत कीं, जिन्हें चतुराई से दुर्लभ पृथ्वी 1, दुर्लभ पृथ्वी 2 और दुर्लभ पृथ्वी 3 के रूप में लेबल किया गया। पहली स्लाइड टेस्ला की वर्तमान स्थिति को दर्शाती है, जहाँ कंपनी द्वारा प्रत्येक वाहन में उपयोग की जाने वाली दुर्लभ पृथ्वी की मात्रा आधे किलोग्राम से लेकर 10 ग्राम तक है। दूसरी स्लाइड में, सभी दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का उपयोग शून्य कर दिया गया है।

कुछ सामग्रियों में इलेक्ट्रॉनिक गति द्वारा उत्पन्न जादुई शक्ति का अध्ययन करने वाले चुंबक विज्ञानियों के लिए, दुर्लभ पृथ्वी 1 की पहचान आसानी से पहचानी जा सकती है, जो नियोडिमियम है। जब लोहे और बोरॉन जैसे सामान्य तत्वों में जोड़ा जाता है, तो यह धातु एक मजबूत, हमेशा चालू चुंबकीय क्षेत्र बनाने में मदद कर सकती है। लेकिन कुछ सामग्रियों में यह गुण होता है, और इससे भी कम दुर्लभ पृथ्वी तत्व चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो 2000 किलोग्राम से अधिक वजन वाली टेस्ला कारों के साथ-साथ औद्योगिक रोबोट से लेकर लड़ाकू जेट तक कई अन्य चीजों को हिला सकते हैं। यदि टेस्ला मोटर से नियोडिमियम और अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को हटाने की योजना बनाता है, तो वह इसके बजाय किस चुंबक का उपयोग करेगा?

भौतिकविदों के लिए एक बात पक्की है: टेस्ला ने बिल्कुल नए प्रकार के चुंबकीय पदार्थ का आविष्कार नहीं किया। एनआयरन मैग्नेट्स में रणनीति के कार्यकारी उपाध्यक्ष एंडी ब्लैकबर्न ने कहा, "100 से अधिक वर्षों में, हमारे पास नए व्यावसायिक चुंबक हासिल करने के केवल कुछ ही अवसर हो सकते हैं।" एनआयरन मैग्नेट्स उन कुछ स्टार्टअप्स में से एक है जो अगले अवसर को भुनाने की कोशिश कर रहे हैं।

ब्लैकबर्न और अन्य लोगों का मानना ​​है कि यह अधिक संभावना है कि टेस्ला ने बहुत कम शक्तिशाली चुंबक के साथ काम करने का फैसला किया है। कई संभावनाओं में से, सबसे स्पष्ट उम्मीदवार फेराइट है: लोहे और ऑक्सीजन से बना एक सिरेमिक, जिसमें स्ट्रोंटियम जैसी धातु की थोड़ी मात्रा मिश्रित होती है। यह सस्ता और निर्माण में आसान दोनों है, और 1950 के दशक से, दुनिया भर में रेफ्रिजरेटर के दरवाजे इसी तरह से बनाए गए हैं।

लेकिन आयतन के मामले में फेराइट का चुंबकत्व नियोडिमियम चुंबकों का केवल दसवां हिस्सा है, जो नए सवाल खड़े करता है। टेस्ला के सीईओ एलन मस्क हमेशा से ही समझौता न करने के लिए जाने जाते हैं, लेकिन अगर टेस्ला को फेराइट पर शिफ्ट होना है, तो ऐसा लगता है कि कुछ रियायतें देनी होंगी।

यह मानना ​​आसान है कि बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों की शक्ति है, लेकिन वास्तव में, यह विद्युत चुम्बकीय ड्राइविंग है जो इलेक्ट्रिक वाहनों को चलाती है। यह कोई संयोग नहीं है कि टेस्ला कंपनी और चुंबकीय इकाई "टेस्ला" दोनों का नाम एक ही व्यक्ति के नाम पर रखा गया है। जब इलेक्ट्रॉन मोटर में कॉइल के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, तो वे एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो विपरीत चुंबकीय बल को चलाता है, जिससे मोटर का शाफ्ट पहियों के साथ घूमता है।

टेस्ला कारों के पिछले पहियों के लिए, ये बल स्थायी चुंबकों वाली मोटरों द्वारा प्रदान किए जाते हैं, एक अजीब पदार्थ जिसमें स्थिर चुंबकीय क्षेत्र होता है और कोई करंट इनपुट नहीं होता है, परमाणुओं के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के चतुराई से घूमने के कारण। टेस्ला ने इन चुंबकों को कारों में लगभग पाँच साल पहले ही जोड़ना शुरू किया था, ताकि बैटरी को अपग्रेड किए बिना रेंज बढ़ाई जा सके और टॉर्क बढ़ाया जा सके। इससे पहले, कंपनी ने इलेक्ट्रोमैग्नेट के आसपास निर्मित इंडक्शन मोटर्स का इस्तेमाल किया था, जो बिजली की खपत करके चुंबकत्व उत्पन्न करते हैं। फ्रंट मोटर्स से लैस वे मॉडल अभी भी इस मोड का उपयोग कर रहे हैं।

टेस्ला का दुर्लभ पृथ्वी और चुम्बकों को त्यागने का कदम थोड़ा अजीब लगता है। कार कंपनियाँ अक्सर दक्षता को लेकर जुनूनी होती हैं, खासकर इलेक्ट्रिक वाहनों के मामले में, जहाँ वे अभी भी ड्राइवरों को रेंज के डर से उबरने के लिए मनाने की कोशिश कर रही हैं। लेकिन जैसे-जैसे कार निर्माता इलेक्ट्रिक वाहनों के उत्पादन पैमाने का विस्तार करना शुरू करते हैं, कई परियोजनाएँ जो पहले बहुत अक्षम मानी जाती थीं, फिर से सामने आ रही हैं।

इसने टेस्ला सहित कार निर्माताओं को लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP) बैटरी का उपयोग करके अधिक कारें बनाने के लिए प्रेरित किया है। कोबाल्ट और निकल जैसे तत्वों वाली बैटरियों की तुलना में, इन मॉडलों में अक्सर कम रेंज होती है। यह अधिक वजन और कम भंडारण क्षमता वाली एक पुरानी तकनीक है। वर्तमान में, कम गति वाली बिजली से चलने वाले मॉडल 3 की रेंज 272 मील (लगभग 438 किलोमीटर) है, जबकि अधिक उन्नत बैटरी से लैस रिमोट मॉडल एस 400 मील (640 किलोमीटर) तक पहुँच सकता है। हालाँकि, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का उपयोग अधिक समझदार व्यावसायिक विकल्प हो सकता है, क्योंकि यह अधिक महंगी और यहाँ तक कि राजनीतिक रूप से जोखिम भरी सामग्रियों के उपयोग से बचता है।

हालांकि, टेस्ला द्वारा मैग्नेट को किसी अन्य बदलाव के बिना फेराइट जैसे किसी खराब चीज़ से बदलने की संभावना नहीं है। उप्साला विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी अलैना विश्ना ने कहा, "आप अपनी कार में एक विशाल चुंबक ले जाएंगे। सौभाग्य से, इलेक्ट्रिक मोटर कई अन्य घटकों के साथ काफी जटिल मशीनें हैं जिन्हें सैद्धांतिक रूप से कमजोर चुंबकों के उपयोग के प्रभाव को कम करने के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है।

कंप्यूटर मॉडल में, मटेरियल कंपनी प्रोटेरियल ने हाल ही में निर्धारित किया है कि दुर्लभ पृथ्वी ड्राइव मोटर्स के कई प्रदर्शन संकेतकों को फेराइट मैग्नेट की सावधानीपूर्वक स्थिति और मोटर डिज़ाइन के अन्य पहलुओं को समायोजित करके दोहराया जा सकता है। इस मामले में, मोटर का वजन केवल लगभग 30% बढ़ता है, जो कार के समग्र वजन की तुलना में एक छोटा अंतर हो सकता है।

इन परेशानियों के बावजूद, कार कंपनियों के पास दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को छोड़ने के कई कारण हैं, बशर्ते वे ऐसा कर सकें। पूरे दुर्लभ पृथ्वी बाजार का मूल्य संयुक्त राज्य अमेरिका में अंडे के बाजार के समान है, और सैद्धांतिक रूप से, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का खनन, प्रसंस्करण और दुनिया भर में चुंबक में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन वास्तव में, ये प्रक्रियाएँ कई चुनौतियाँ पेश करती हैं।

खनिज विश्लेषक और लोकप्रिय दुर्लभ पृथ्वी अवलोकन ब्लॉगर थॉमस क्रूमर ने कहा, "यह 10 बिलियन डॉलर का उद्योग है, लेकिन हर साल बनाए जाने वाले उत्पादों का मूल्य 2 ट्रिलियन डॉलर से लेकर 3 ट्रिलियन डॉलर तक है, जो एक बहुत बड़ा लीवर है। यही बात कारों पर भी लागू होती है। भले ही उनमें इस पदार्थ के केवल कुछ किलोग्राम ही हों, उन्हें हटाने का मतलब है कि कारें तब तक नहीं चल सकतीं जब तक कि आप पूरे इंजन को फिर से डिज़ाइन करने के लिए तैयार न हों।

संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप इस आपूर्ति श्रृंखला में विविधता लाने की कोशिश कर रहे हैं। कैलिफोर्निया की दुर्लभ पृथ्वी खदानें, जो 21वीं सदी की शुरुआत में बंद हो गई थीं, हाल ही में फिर से खोली गई हैं और वर्तमान में दुनिया के दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों का 15% आपूर्ति करती हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, सरकारी एजेंसियों (विशेष रूप से रक्षा विभाग) को हवाई जहाज और उपग्रहों जैसे उपकरणों के लिए शक्तिशाली चुम्बक प्रदान करने की आवश्यकता है, और वे घरेलू स्तर पर और जापान और यूरोप जैसे क्षेत्रों में आपूर्ति श्रृंखलाओं में निवेश करने के लिए उत्साहित हैं। लेकिन लागत, आवश्यक तकनीक और पर्यावरणीय मुद्दों पर विचार करते हुए, यह एक धीमी प्रक्रिया है जो कई वर्षों या दशकों तक चल सकती है।