แร่คอร์ดิเอไรต์ในตัวแปลงแคทาลิติกช่วยลดการปล่อยมลพิษจากยานยนต์

เสียงคำรามของเครื่องยนต์เป็นสัญลักษณ์ของพลังและอิสรภาพมานาน แต่ซิมโฟนีทางกลไกนี้มีต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อม ด้วยการเร่งความเร็วแต่ละครั้ง สารมลพิษที่มองไม่เห็นจะหลุดรอดออกไปในชั้นบรรยากาศ ซึ่งคุกคามทั้งสุขภาพของมนุษย์และความเป็นอยู่ที่ดีของโลก ในขณะที่เมืองต่างๆ กำลังดิ้นรนกับคุณภาพอากาศที่เลวร้ายลงและโรคทางเดินหายใจที่เพิ่มขึ้น โซลูชันแร่ธาตุที่น่าทึ่งได้เกิดขึ้นจากแหล่งที่ไม่คาดคิด: cordierite

cordierite ถูกค้นพบเมื่อกว่าสองศตวรรษก่อนใกล้กับเหมืองดีบุกในทางตอนใต้ของอังกฤษ cordierite ยังคงถูกมองข้ามเป็นส่วนใหญ่จนกระทั่งนักธรณีวิทยาชาวฝรั่งเศส Louis Cordier ได้บันทึกคุณสมบัติของมันไว้ในปี 1813 ที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของปารีส แร่ซิลิเกตแมกนีเซียม-เหล็ก-อะลูมิเนียมนี้ แม้ว่าจะน่าสนใจทางเคมี แต่ก็พบการใช้งานจริงที่จำกัดในสภาพธรรมชาติ

ศักยภาพที่แท้จริงของวัสดุนี้ถูกปลดล็อกในทศวรรษ 1970 เมื่อ Corning Incorporated ได้พัฒนาเวอร์ชันสังเคราะห์ที่ปราศจากเหล็ก ซึ่งประกอบด้วยแมกนีเซียม อะลูมิเนียม และซิลิคอนเป็นหลัก cordierite ที่ออกแบบมานี้แสดงให้เห็นถึงความทนทานต่อแรงกระแทกจากความร้อนเป็นพิเศษ - รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วตั้งแต่จุดเยือกแข็งไปจนถึงจุดเดือด

ความก้าวหน้าของ Corning เกิดขึ้นพร้อมกับการพัฒนา Celcor® substrates ซึ่งเปลี่ยน cordierite ให้เป็นโครงสร้างรังผึ้งผนังบางที่มีช่องทางขนานขนาดเล็กนับพัน ช่องทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้สร้างพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ภายในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา

เมื่อไอเสียของยานพาหนะไหลผ่านช่องทางขนาดเล็กเหล่านี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่าจะเปลี่ยนสารมลพิษที่เป็นอันตราย เช่น ออกไซด์ของไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน ให้เป็นสารที่อันตรายน้อยกว่า โครงสร้าง cordierite มีความเสถียรทางความร้อน ทำให้สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงของระบบไอเสียรถยนต์ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยา

นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องนำไปสู่ Corning® FLORA® substrates ซึ่งเป็นตัวแทนของเทคโนโลยี cordierite รุ่นต่อไป โครงสร้างขั้นสูงเหล่านี้แก้ไขข้อจำกัดที่ท้าทายที่สุดประการหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยา - การปล่อยมลพิษในขณะที่เครื่องยนต์ยังเย็น ตัวแปลงแบบดั้งเดิมต้องใช้เวลาในการเข้าถึงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสม ซึ่งในระหว่างนั้นมลพิษจำนวนมากจะหลุดรอดออกไป

FLORA® substrates มีคุณสมบัติทางความร้อนที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งช่วยเร่งเวลาในการอุ่นเครื่องในขณะที่ยังคงรักษาความทนทานที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุ การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงยังช่วยลดน้ำหนัก ซึ่งมีส่วนช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิงได้ดีขึ้นและลดการปล่อยมลพิษโดยรวม การพัฒนาเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อมาตรฐานการปล่อยมลพิษทั่วโลกเข้มงวดขึ้นเรื่อยๆ

ในขณะที่บทบาทของ cordierite ในการควบคุมการปล่อยมลพิษยังคงมีความสำคัญ นักวิจัยกำลังสำรวจศักยภาพของมันในเทคโนโลยีใหม่ๆ คุณสมบัติทางความร้อนและไฟฟ้าของวัสดุทำให้มีแนวโน้มสำหรับระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงความปลอดภัยและอายุการใช้งาน การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การใช้ในเซรามิกขั้นสูง วัสดุทนไฟ และผลิตภัณฑ์แก้วพิเศษ

ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์เปลี่ยนไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้า โซลูชันที่ใช้ cordierite ยังคงให้ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมที่จำเป็นในช่วงระยะเปลี่ยนผ่านนี้ วิวัฒนาการของวัสดุแสดงให้เห็นว่านวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนทรัพยากรธรรมชาติให้เป็นเครื่องมือเพื่อความยั่งยืนได้อย่างไร