दुनिया की शीर्ष प्लैटिनम उत्प्रेरक कंपनियाँ

प्लैटिनम उत्प्रेरक बाजार अत्यधिक केंद्रित है, जिसमें शीर्ष 12 उत्पादकों की वैश्विक हिस्सेदारी 68% है। हेरेअस, BASF और जॉनसन मैथी (यूके) के साथ मिलकर पहला स्तर बनाते हैं, जो ईंधन कोशिकाओं और ठीक रासायनिक उत्प्रेरक जैसे उच्च-अंत क्षेत्रों पर हावी है, जबकि हेरेअस अपने उच्च-गतिविधि वाहक प्लैटिनम उत्प्रेरक (वैश्विक बाजार का 66.5%) के साथ ऑटोमोटिव निकास गैस शोधन क्षेत्र का नेतृत्व करता है, और BASF अपने उत्प्रेरक-के-रूप-में-सेवा (CaaS) मॉडल के माध्यम से कीमती धातु पट्टे और प्रौद्योगिकी समाधान प्रदान करता है। BASF "उत्प्रेरक के रूप में एक सेवा" (CaaS) मॉडल के माध्यम से कीमती धातु पट्टे + प्रौद्योगिकी समाधान प्रदान करता है, जो ग्राहकों की पूंजी पर दबाव कम करता है उदाहरण के लिए, प्लैटिनम सोर्स कैटेलिस्ट्स ने दूसरी पीढ़ी के प्लैटिनम-कोबाल्ट मिश्र धातु उत्प्रेरक विकसित किए हैं, जिनमें 33% कम प्लैटिनम लोडिंग और 30,000 चक्रों में केवल 3% की क्षय दर है, जिन्हें कई विद्युत रिएक्टर कंपनियों को आपूर्ति की गई है।

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प्लैटिनम उत्प्रेरक के प्रकार और अनुप्रयोग परिदृश्य

संरचना के अनुसार, प्लैटिनम उत्प्रेरक बहु-चरणीय प्रकार (ठोस-गैस/द्रव अभिक्रिया) और समरूपी प्रकार (द्रव अभिक्रिया) में विभाजित हैं। बहु-चरणीय प्लैटिनम उत्प्रेरक प्रमुख (66.5%) हैं, जिनमें वाहक प्रकार शामिल हैं:

- एल्युमिना वाहक प्रकार: स्टाइरीन हाइड्रोजनीकरण के लिए उपयोग किया जाता है, जिसका विशिष्ट सतह क्षेत्र 289.5m²/g और रूपांतरण दर 94.5% (100 मिनट के भीतर) है;

- कार्बन वाहक प्रकार: ईंधन सेल की मुख्य सामग्री, लेकिन पारंपरिक प्लैटिनम कार्बन को जंग लगाना आसान है, जिसके परिणामस्वरूप प्लैटिनम कण बंद हो जाते हैं;

- धातु ऑक्साइड वाहक प्रकार: जैसे कि Pt/TiO₂-Ov, जो विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए ऑक्सीजन रिक्तियों का उपयोग करता है और पारंपरिक Pt कार्बन की तुलना में 3 गुना अधिक CO विषाक्तता प्रतिरोध करता है।

अनुप्रयोग परिदृश्यों में, उत्तम रसायन 59.6% के लिए उत्तरदायी हैं, इसके बाद ऑटोमोटिव निकास शुद्धिकरण (त्रि-मार्गी उत्प्रेरक) और ईंधन सेल का स्थान आता है। हाइड्रोजन ईंधन सेल के क्षेत्र में, प्लैटिनम उत्प्रेरकों का उपयोग प्लैटिनम लोडिंग को कम करने के लिए एक चलन बन गया है। उदाहरण के लिए, एकल-परमाणु प्लैटिनम उत्प्रेरक झिल्ली इलेक्ट्रोड लोडिंग को 0.02 मिलीग्राम/सेमी² तक 90% तक कम कर देंगे।

प्लैटिनम उत्प्रेरक की भूमिका

प्लैटिनम उत्प्रेरकों की मुख्य भूमिका अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा को कम करना, स्वयं को नष्ट किए बिना निम्न/मध्यम तापमान पर अभिक्रिया को तीव्र करना है। प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल्स (PEMFC) में, जहाँ प्लैटिनम उत्प्रेरक कैथोडिक ऑक्सीजन न्यूनीकरण अभिक्रिया (ORR) को संचालित करता है, पारंपरिक प्लैटिनम कार्बन उत्प्रेरकों की द्रव्यमान सक्रियता केवल 0.7 A/mgPt होती है, जबकि मोनोएटोमिक प्लैटिनम उत्प्रेरक Pt-N₄ सक्रिय केंद्र के माध्यम से इस सक्रियता को 3.86 A/mgPt (व्यावसायिक प्लैटिनम कार्बन की तुलना में 5.3 गुना) तक बढ़ा देते हैं और उप-उत्पाद क्षरण से बचने के लिए 4-इलेक्ट्रॉन पथ को लॉक कर देते हैं। विषाक्तता के प्रतिरोध के संदर्भ में Pt उत्प्रेरकों की इलेक्ट्रॉनिक धातु-वाहक अंतःक्रिया (EMSI) महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, Pt/TiO₂-Ov में, ऑक्सीजन रिक्तियां TiO₂ से प्लैटिनम तक इलेक्ट्रॉन प्रवाह को संचालित करती हैं, जिससे CO अवशोषण कमजोर हो जाता है, और 1,000 ppm CO के इंजेक्शन के बाद धारा घनत्व केवल 3.67% कम हो जाता है, जबकि पारंपरिक प्लैटिनम-कार्बन क्षय 10% से अधिक होता है।

प्लैटिनम उत्प्रेरकों का निर्माण

प्लैटिनम उत्प्रेरक का प्रदर्शन वाहक डिजाइन और प्लैटिनम फैलाव प्रक्रिया पर निर्भर करता है। वाहक नवाचारों में शामिल हैं: प्लैटिनम परमाणुओं की एंकरिंग दक्षता को बढ़ाने के लिए नाइट्रोजन-डॉप्ड कार्बन; और इलेक्ट्रॉन चालन को अनुकूलित करने के लिए टाइटेनियम डाइऑक्साइड ऑक्सीजन रिक्तियां। तैयारी प्रक्रिया में, निरंतर माइक्रोवेव विधि एक महत्वपूर्ण मोड़ बन गई है - हुबेई कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज ने 3 मिनट में एक समान कण आकार (3.02 एनएम) के साथ प्लैटिनम नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए एथिलीन ग्लाइकॉल और माइक्रोवेव विकिरण की मिश्रित प्रणाली का उपयोग किया, जिसमें मेथनॉल इलेक्ट्रो-ऑक्सीकरण गतिविधि 76.95 mA/cm² तक थी, जो वाणिज्यिक उत्प्रेरकों की तुलना में 63.6% की वृद्धि थी। बड़े पैमाने पर उत्पादन की चुनौती परमाणु-स्तर के फैलाव की स्थिरता में निहित है पीटी-स्रोत उत्प्रेरक, नैनो-स्व-संयोजन को पीटी-को सुपरलैटिस तकनीक के साथ जोड़कर, कण-आकार समरूपीकरण और बड़े पैमाने पर तैयारी की समस्या का समाधान करता है। वर्तमान में, मुख्यधारा के उद्यम कम प्लैटिनम मिश्र धातु + लेज़र उपचार के माध्यम से लागत कम करते हैं और <0.05mg/cm² लोडिंग क्षमता वाले प्लैटिनम उत्प्रेरकों के विकास को बढ़ावा देते हैं।