โลหะผสมแพลทินัมเป็นวัสดุโลหะมีค่าที่เกิดจากการเติมธาตุต่างๆ เช่น อิริเดียม โรเดียม พัลลาเดียม รูทีเนียม โคบอลต์ และนิกเกล ลงในเมทริกซ์แพลทินัม ณ เดือนเมษายน 2569 ราคาตลาดของแพลทินัมอยู่ที่ 1,968 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ โรเดียมอยู่ที่ 10,100 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ และพัลลาเดียมอยู่ที่ 1,462 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ คุณค่าหลักของโลหะผสมแพลทินัมอยู่ที่คุณสมบัติทางกายภาพสามประการ ได้แก่ ความต้านทานการกัดกร่อนที่คงความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดระดับอะควาเรเจีย ความเสถียรที่อุณหภูมิสูงซึ่งทำให้เทอร์โมคัปเปิลโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียมสามารถวัดอุณหภูมิได้ถึง 1,800 องศาเซลเซียสในช่วงเวลาสั้นๆ และกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนปฏิกิริยาลดออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม จำแนกตามธาตุผสม โดยมีอิริเดียม 5%–30% มีความแข็ง 110 HV ในสภาวะอบอ่อน และมีความเงางามสูงสุด มีการนำไปใช้ในขั้วหัวเทียน หน้าสัมผัสระบบจุดระเบิดของเครื่องบิน ขั้วไฟฟ้าของเครื่องกระตุ้นหัวใจ และเบ้าหลอมในห้องปฏิบัติการ
โลหะผสมแพลทินัม-โรเดียมโดยเฉพาะ Pt-10%Rh และ Pt-20%Rh ใช้สำหรับทำเบ้าหลอมในอุตสาหกรรมแก้วและแผ่นเร่งปฏิกิริยาในการผลิตกรดไนตริก โลหะผสมแพลทินัม-รูทีเนียมประกอบด้วยรูทีเนียม 5% มีความแข็ง 120 HV ในสภาพอบอ่อน และสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 220 HV หลังจากการกลึง ใช้สำหรับทำแหวนเครื่องประดับที่กลึงอย่างแม่นยำและอิเล็กโทรดเซลล์เชื้อเพลิง โลหะผสมแพลทินัม-โคบอลต์ประกอบด้วยโคบอลต์ 5% มีความแข็ง 135 HV ในสภาพหล่อขึ้นรูปและมีความลื่นไหลดีเยี่ยม ใช้สำหรับการหล่อที่แม่นยำและชิ้นส่วนแม่เหล็กถาวร โลหะผสมแพลทินัม-แพลเลเดียมใช้เป็นวัสดุทดแทนแพลทินัมที่มีน้ำหนักเบา ช่วยลดปริมาณแพลทินัมในเยื่อแยกไฮโดรเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสีย คุณสมบัติทางกลของโลหะผสมแพลทินัมมีความสัมพันธ์โดยตรงกับธาตุผสม: อิริเดียมช่วยเพิ่มความแข็งและจุดหลอมเหลว (จุดหลอมเหลวของอิริเดียม 2,454°C เทียบกับแพลทินัม 1,773°C) โรเดียมช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง รูทีเนียมช่วยปรับขนาดเกรนและปรับปรุงความแข็งแรงดึง โคบอลต์ช่วยเพิ่มความลื่นไหลในการหล่อ และแพลเลเดียมช่วยลดความหนาแน่นและต้นทุน โลหะผสมแพลทินัมเหล่านี้มีระบบการแปรรูปและการทดสอบทางอุตสาหกรรมที่ได้มาตรฐาน โดยแต่ละสูตรได้รับการปรับแต่งให้ตรงตามข้อกำหนดทางกลและทางเคมีของสภาวะการใช้งานเฉพาะ
แหล่งที่มาของเศษโลหะผสมแพลทินัมนั้นชัดเจนตัวแปลงไอเสีย รถยนต์ที่หมดอายุการใช้งาน เป็นแหล่งที่มาที่ใหญ่ที่สุด โดยคาดว่าจะคิดเป็น 71% ของการรีไซเคิลโลหะมีค่า (PGM) ทั้งหมดในปี 2026 ตัวแปลงไอเสียมาตรฐานประกอบด้วยโลหะมีค่า 2-8 กรัม ซึ่งโลหะผสมแพลทินัม ร่วมกับโรเดียมและแพลเลเดียม ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในการออกซิไดซ์ CO และไฮโดรคาร์บอน และลด NOx หลังจากใช้งานไป 12-15 ปี ก็จะเข้าสู่ห่วงโซ่การรีไซเคิล อุตสาหกรรมเคมีเป็นแหล่งที่มาของเศษโลหะผสมแพลทินัมที่ใหญ่เป็นอันดับสอง ในสายการผลิตกรดไนตริก แผ่นกรองตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียม หรือแพลทินัม-โรเดียม-แพลเลเดียม จะถูกเปลี่ยนทุกๆ สองสามเดือน แผ่นกรองที่เป็นเศษเหล่านี้มีปริมาณโรเดียมสูงและมีมูลค่าการรีไซเคิลสูง ในการผลิตใยแก้ว แผ่นรองรับและเบ้าหลอมโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียมจะค่อยๆ เสื่อมสภาพเนื่องจากการกัดเซาะจากอุณหภูมิสูง เนื่องจากเศษโลหะผสมแพลทินัมประเภทนี้มีองค์ประกอบเดียวและมีความบริสุทธิ์สูง ประสิทธิภาพการกู้คืนจึงมักอยู่ระหว่าง 92% ถึง 98% ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ หน้าสัมผัสไฟฟ้าโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมและแพลทินัม-นิกเกิล รวมถึงลวดพันโพเทนชิโอมิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง กลายเป็นแหล่งของเศษโลหะผสมแพลทินัมขนาดเล็กแต่มีความเข้มข้นสูงเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน ชุดประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน (MEA) ในเซลล์เชื้อเพลิง PEM และเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าประกอบด้วยแพลทินัมและอิริเดียม ในเดือนมีนาคม 2026 Johnson Matthey และ Syensqo ได้สาธิตกระบวนการทางเคมีขนาดกิโลกรัมสำหรับการกู้คืนโลหะผสมแพลทินัมจากของเสีย CCM เบ้าหลอม อิเล็กโทรด และเทอร์โมคัปเปิลโลหะผสมแพลทินัมที่ถูกทิ้งในห้องปฏิบัติการก็เป็นแหล่งสำคัญของเศษโลหะผสมแพลทินัมเช่นกัน ก่อนเข้าสู่เตาหลอม โลหะผสมและรูปแบบของเศษโลหะผสมแพลทินัมแต่ละชุดจะกำหนดความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของการกู้คืนโดยตรง เศษโลหะผสมแพลทินัมที่มีโรเดียมและอิริเดียมมีมูลค่าต่อหน่วยสูงกว่าเศษแพลทินัม-แพลเลเดียมทั่วไปมาก
ตลาดเศษโลหะกลุ่มแพลทินัมจะแสดงความแตกต่างของมูลค่าอย่างมีนัยสำคัญภายในปี 2026 ปัจจุบันโรเดียมเป็นโลหะอุตสาหกรรมที่มีราคาแพงที่สุด โดยมีราคาสปอตอยู่ที่ 10,100 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ หรือประมาณ 325 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม แหล่งที่มาของเศษโลหะโรเดียม ได้แก่ ชั้นลดปฏิกิริยาในตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสามทางของรถยนต์เบนซิน และแผ่นเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียมที่ใช้ในอุตสาหกรรมกรดไนตริก ราคาสปอตของอิริเดียมอยู่ที่ประมาณ 6,650 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ โดยเศษโลหะส่วนใหญ่มาจากชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแอโนดของ เครื่องแยกน้ำ ด้วยไฟฟ้าแบบ PEMและขั้วไฟฟ้าหัวเทียนโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม IDTechEx คาดการณ์ว่าปริมาณการกู้คืนอิริเดียมจะเพิ่มขึ้นเป็น 2.7 เท่าของระดับในปี 2026 ภายในปี 2046 ราคาสปอตของแพลเลเดียมอยู่ที่ 1,462 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ โดยเศษโลหะส่วนใหญ่มาจากตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสียของรถยนต์เบนซินและโมดูลเมมเบรนสำหรับการทำให้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ ในปี 2026 ประมาณ 21%–34% ของความต้องการโลหะกลุ่มแพลทินัมทั่วโลกจะมาจากวัสดุรีไซเคิล ตลาดรีไซเคิลเศษโลหะผสมแพลทินัมมีมูลค่าคิดเป็น 73% ของมูลค่ารวมทั่วโลกของการรีไซเคิลวัสดุวิกฤต
บริษัทต่างๆ เช่น UMICORE, DOWA, DONGSHENG Precious Metalsและ Tanaka Precious Metals ประสบความสำเร็จในการกลั่นโลหะให้มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.95% ในเดือนเมษายน 2026 Lifezone Metals ประกาศการผลิตแพลทินัม พัลลาเดียม และโรเดียมจากตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสียรถยนต์ที่หมดอายุการใช้งานในปริมาณมากเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา เทคโนโลยีไฮโดรเมท (Hydromet) ของบริษัทประสบความสำเร็จในการกู้คืนโลหะได้ในอัตราที่สูงกว่า 99% สำหรับแพลทินัมและพัลลาเดียม และ 95% สำหรับโรเดียม มูลค่าเศษเหล็กของตัวแปลงไอเสียไอเสียที่ใช้แล้วโดยทั่วไปอยู่ที่ 25%–35% ของราคาตลาด หลังจากหักค่าใช้จ่ายในการกลั่นแล้ว ตัวแปลงไอเสียไอเสียชนิด Foreign Medium หนึ่งชิ้นสามารถสร้างรายได้ 250–500 ดอลลาร์สหรัฐ มูลค่าการกู้คืนเศษเหล็กตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันดีเซลที่มีปริมาณโรเดียมสูงอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า มูลค่าของเศษโลหะผสมแพลทินัมได้สร้างวงจรการค้าที่ยั่งยืนภายในห่วงโซ่อุปทาน สำหรับเศษโลหะทุกตันจากเครื่องแปลงโลหะที่ใช้แล้ว เศษโลหะผสมแพลทินัมจะผ่านกระบวนการบด การสุ่มตัวอย่าง การหลอม และการแยกทางเคมี ก่อนที่จะกลับเข้าสู่ห่วงโซ่การผลิตในอุตสาหกรรมอีกครั้ง สำหรับผู้รีไซเคิลที่เก็บสินค้าคงคลัง ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมแนะนำให้จัดส่งทันทีเมื่อราคาโรเดียมเกิน 10,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์ และควรจำหน่ายสินค้าคงคลังเมื่อราคาแพลเลเดียมเพิ่มขึ้นมากกว่า 10% ภายในหนึ่งสัปดาห์
ในช่วงสี่เดือนแรกของปี 2026 มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในสามด้านของการเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะผสมแพลทินัม ด้านแรกคือการสังเคราะห์สารประกอบโลหะผสมระหว่างแพลทินัมที่มีขนาดเล็กกว่า 3 นาโนเมตรอย่างแม่นยำ ทีมวิจัยร่วมจากมหาวิทยาลัยชิงหัวและมหาวิทยาลัยธรณีวิทยาแห่งประเทศจีนได้เสนอวิธีการ “การกักเก็บด้วยการแช่แข็งและไมโครเวฟ” เพื่อสังเคราะห์โลหะผสม Pt-Fe ที่มีขนาดอนุภาคเล็กกว่า 3 นาโนเมตร โลหะผสมเหล่านี้แสดงค่าโอเวอร์โพเทนเชียลเพียง 27 มิลลิโวลต์ที่ความหนาแน่นกระแส 10 มิลลิแอมป์/ตารางเซนติเมตรในกรดซัลฟิวริก 0.5 โมลาร์ ยิ่งไปกว่านั้น กลยุทธ์นี้ยังสามารถขยายไปสู่ระบบโลหะผสมแพลทินัมต่างๆ ได้ เช่น Pt-Cr, Pt-Mn, Pt-Co, Pt-Ni และ Pt-Zn ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาความท้าทายทางอุตสาหกรรมของการรวมตัวของอนุภาคนาโนที่เกิดจากการอบที่อุณหภูมิสูง ด้านที่สองคือการออกแบบการจัดเรียงอะตอมของโลหะผสมแพลทินัมโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) ทีมจาก KAIST และมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักรและการจำลองทางเคมีควอนตัมเพื่อทำนายแนวโน้มในการจัดเรียงอะตอมของตัวเร่งปฏิกิริยา พวกเขาค้นพบว่าสังกะสีทำหน้าที่เป็นตัวกลางในโลหะผสมแพลทินัม-โคบอลต์ ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิการอบชุบความร้อนที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างโลหะระหว่างกันได้อย่างมาก ตัวเร่งปฏิกิริยาสังกะสี-แพลทินัม-โคบอลต์ที่สังเคราะห์ขึ้นตามการทำนายของ AI มีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมเชิงพาณิชย์ทั้งในด้านกิจกรรมและความทนทาน ประการที่สามคือตัวเร่งปฏิกิริยานาโนโลหะผสมแพลทินัมที่มีการจัดเรียงแบบ L1₀ ที่เหนี่ยวนำโดยสังกะสี
ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกียวโตได้นำสังกะสีมาผสมในระบบ Pt-Co และ Pt-Ni และใช้ประโยชน์จากอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสที่ต่ำกว่าของ L1₀ -PtZn เพื่อเตรียมอนุภาคนาโนโลหะผสมแพลทินัมที่มีระเบียบสูง (>80%) ผ่านการอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำ ในบรรดาอนุภาคเหล่านี้ Pt₅Co₄Zn₁ มีกิจกรรมจำเพาะ 1.71 mA/cm² ซึ่งเป็นเส้นทางการสังเคราะห์ที่สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา PEMFC ที่ช่วยเพิ่มกิจกรรม ORR ในขณะที่ยังคงขนาดอนุภาคไว้ ในการใช้งานจริง ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมเหล่านี้ยังคงเผชิญกับปัญหาการชะล้างของโลหะที่ไม่ใช่โลหะมีค่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยา d-orbital ที่แข็งแกร่ง โครงสร้างสารประกอบโลหะระหว่างกันแสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่เหนือกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับโลหะผสมแพลทินัมที่ไม่เป็นระเบียบ และความทนทานที่เพิ่มขึ้นนี้ได้รับการตรวจสอบแล้วในการทดลองอิสระหลายครั้ง อุปสรรคในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยานาโนโลหะผสมแพลทินัมในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การทำให้ได้ขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอและการบรรจุที่สม่ำเสมอในระหว่างการผลิตจำนวนมาก ผู้ผลิตชุดประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน (MEA) สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงหลายรายได้ทดสอบอัตราการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมที่มีขนาดเล็กกว่า 3 นาโนเมตร หลังจากใช้งาน 10,000 รอบในสายการผลิต ข้อมูลเบื้องต้นบ่งชี้ว่าการเสื่อมสภาพของมวลของโลหะผสมแพลทินัมแบบอินเตอร์เมทัลลิกนั้นต่ำกว่าโลหะผสมแพลทินัมแบบไม่เป็นระเบียบมากกว่า 50% มูลค่าของเศษโลหะผสมแพลทินัมกำลังได้รับการประเมินใหม่อีกครั้งในแอปพลิเคชันใหม่เหล่านี้ ชุดประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรนโลหะผสมแพลทินัมจากเซลล์เชื้อเพลิงที่หมดอายุการใช้งานจะกลายเป็นแหล่งเศษโลหะผสมแพลทินัมที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากตัวเร่งปฏิกิริยาในรถยนต์ แนวโน้มระยะยาวที่เพิ่มขึ้นของมูลค่าเศษโลหะผสมแพลทินัมเกิดจากบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ของอิริเดียมและแพลทินัมในโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจน ตลอดจนการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในประสิทธิภาพของการแยกธาตุออกจากเศษโลหะผสมแพลทินัมผ่านเทคโนโลยีการกลั่น
ภาษา
