Tìm hiểu các ứng dụng bạch kim trong chế tạo và sản xuất

Ngày nay, việc ứng dụng bạch kim vào các lĩnh vực như y tế, công nghệ, ô tô, trang sức,... dần trở nên phổ biến hơn bao giờ hết. Từ đó, nhu cầu bạch kim tăng cao và có tác động nhất định đến thị trường bạch kim phái sinh. Ở bài viết này, AnfinX sẽ phân tích những lĩnh vực đang sử dụng bạch kim trong chế tạo và sản xuất, giúp bạn có thêm thông tin để phân tích thị trường và đầu tư phái sinh hiệu quả hơn. 

1. Ứng dụng bạch kim trong ngành công nghiệp ô tô

1.1. Bộ chuyển đổi xúc tác và lọc khí thải

Bạch kim đóng vai trò quan trọng trong bộ chuyển đổi xúc tác ô tô, nó là chất xúc tác thúc đẩy phản ứng hóa học chuyển đổi khí thải độc hại như CO, HC, NOₓ thành CO2, H2O và N2 - các loại khí ít độc hơn, phù hợp với tiêu chuẩn khí thải hiện hành ở nhiều quốc gia.vo

Chi tiết cơ chế hoạt động của bạch kim trong bộ chuyển đổi xúc tác ô tô như sau:

• Bạch kim (Pt) xúc tác phản ứng oxi hóa: CO → CO2 và HC → CO2 + H2O.
• Kết hợp với palladium và rhodium để xử lý NOₓ → N2 và O2.

Theo thống kê toàn cầu, ngành ô tô chiếm khoảng 40 - 50% tổng nhu cầu bạch kim, chủ yếu là ứng dụng bạch kim trong sản xuất bộ chuyển đổi xúc tác. Tỷ lệ này phản ánh tầm quan trọng của bạch kim trong việc tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt, đồng thời thể hiện áp lực cung - cầu lớn trên thị trường kim loại quý.

Ứng dụng bạch kim trong ngành ô tô

→ Xem thêm: Cập nhật giá bạch kim thế giới hôm nay

1.2. So sánh với các kim loại cùng nhóm

Bạch kim, palladium và rhodium là 3 kim loại thuộc nhóm PGMs (nhóm Bạch kim), thường được phối hợp trong bộ chuyển đổi xúc tác. Dựa theo cơ chế hoạt động của bộ chuyển đổi thì mỗi kim loại sẽ có vai trò cụ thể là:

• Trong động cơ diesel, việc ứng dụng bạch kim như một chất xúc tác là đặc biệt quan trọng. Vì nó oxy hóa CO và HC mạnh mẽ trong môi trường giàu oxy giúp hình thành động cơ diesel hoàn chỉnh. 
  Palladium hiệu quả ở nhiệt độ cao trong môi trường xăng và rẻ hơn bạch kim, nên có thể dùng để thay thế khi giá bạch kim tăng. 
• Rhodium chịu trách nhiệm khử NOₓ thành N2 và O2 để hoàn thành quá trình oxy hóa, khử và xử lý gas, đảm bảo tuân thủ chuẩn khí thải.
• Diesel hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và dư thừa oxy trong khí thải, tạo điều kiện lý tưởng để bạch kim tỏ rõ hiệu năng vượt trội trong phản ứng oxi hóa CO và HC. 

Ngoài ra, ngành ô tô đang ứng dụng bạch kim khá nhiều trong quá trình sản xuất động cơ diesel là vì nó ít bị hao hụt và có khả năng chống nhiễm lưu huỳnh tốt hơn palladium. Đây là một yếu tố quan trọng để kéo dài tuổi thọ bộ xúc tác diesel.

So sánh bạch kim, palladium và rhodium

2. Ứng dụng bạch kim trong y tế và y học

2.1. Hóa trị liệu, điều trị ung thư

Ứng dụng bạch kim nổi bật nhất trong lĩnh vực y học là sản xuất thuốc hóa trị, hỗ trợ điều trị bệnh ung thư. Hai hợp chất tiêu biểu là cisplatin và carboplatin, đều là thuốc chứa bạch kim, đã cứu sống hàng triệu bệnh nhân. 

Về cơ bản, hai loại thuốc này sẽ hoạt động như sau:

• Cisplatin tạo thành crosslink nội sợi (intrastrand) hoặc giữa hai sợi DNA (interstrand) tại vị trí N7 của bazơ guanine, tác dụng uốn cong cấu trúc DNA, cản trở “sao chép” và “sửa chữa” tế bào.
• Carboplatin có cơ chế tương tự với Cisplatin, nhưng phản ứng chậm hơn, tạo hiệu ứng kéo dài với độc tính thấp hơn. Điều này giúp bệnh nhân giảm bớt các tác dụng phụ, ví dụ như bị độc thận.

Ngoài ra, Cisplatin còn được hoạt hóa qua thủy phân tạo dạng aquated (mono aqua, diaqua) phản ứng mạnh, ức chế hô hấp ty thể, làm rối loạn cân bằng canxi nội bào và dẫn đến chết tế bào ung thư. Carboplatin có kết hợp chéo giữa DNA - DNA và DNA - protein, có hiệu quả rộng trên nhiều giai đoạn của chu kỳ tế bào.

Bạch kim có trong thuốc hóa trị

2.2. Thiết bị cấy ghép y tế và dụng cụ phẫu thuật

Bạch kim là kim loại trơ, không bị ăn mòn trong môi trường sinh học, khả năng tương thích sinh học cao,... nên cực kỳ phù hợp khi ứng dụng trong các thiết bị cấy ghép lâu dài. Một số ứng dụng bạch kim cụ thể như: 

• Stent mạch máu: Sự kết hợp bạch kim và crom giúp tăng độ bền, linh hoạt dễ uốn cong và tối ưu hiển thị X-ray nhờ hợp kim này có tính radiopacity cao.
• Catheter và Guidewire: Dải platinum nhỏ được sử dụng làm vạch định vị (marker bands) giúp bác sĩ theo dõi chính xác thiết bị qua hình ảnh y khoa.
• Máy tạo nhịp tim: Bạch kim có khả năng dẫn điện tốt và ít gây dị ứng, nên nó rất lý tưởng trong việc sản xuất máy tạo nhịp tim hoặc hệ thống thần kinh.

3. Bạch kim trong trang sức và ngành công nghệ cao

3.1. Trang sức bạch kim cao cấp

Trong lĩnh vực trang sức, việc ứng dụng bạch kim vào quá trình chế tác giúp mang lại sự đẳng cấp và trường tồn. Trang sức bạch kim đi liền với ý nghĩa “nghìn năm bền vững”, xứng tầm với tình cảm vĩnh cửu, vì nó sở hữu những đặc điểm sau:

• Màu trắng tự nhiên không thay đổi theo thời gian và không cần mạ thêm.
• Độ bền cao, chống mài mòn, giữ được hình dạng và không bị phai màu.
• Sang trọng và khan hiếm hơn vàng gấp nhiều lần, làm tăng giá trị trang sức. 

Nhiều người thường nhầm lẫn bạch kim với vàng trắng, nhưng thực chất hai kim loại này không giống nhau:

So sánh bạch kim và vàng trắng

Ngành trang sức ứng dụng bạch kim tương đối nhiều vì nó sở hữu màu trắng tự nhiên, độ bền cao và giá trị trường tồn dường như vượt xa so với vàng trắng. Dù chi phí đầu tư ban đầu cao, như sự hiếm có và nét tinh tế sang trọng đã khiến nó trở thành lựa chọn “ngàn đô”.

Mẫu trang sức bạch kim

→ Xem thêm: Hướng dẫn đầu tư bạch kim cho người mới bắt đầu

3.2. Vai trò của bạch kim trong ngành điện tử

Bạch kim có trong nhiều thiết bị điện tử cao cấp như ổ cứng máy tính, sợi quang học, màn hình LCD và cảm biến. Trong các ngành sản xuất, bạch kim công nghệ là một chất liệu không thể thiếu bởi đặc tính dẫn điện xuất sắc, khả năng chống ăn mòn vượt trội cùng độ bền vật liệu đạt chuẩn. Cụ thể:

• Trong ổ cứng: Bạch kim tạo thành lớp hợp kim từ tính giữa cobalt và platinum giúp tăng mật độ lưu trữ từ dưới 10% (2002) lên khoảng 35% (2007). 
• Trong màn hình LCD và sợi quang học: Vì không bị ăn mòn và chịu nhiệt tốt nên bạch kim được dùng trong việc nung và kết cấu thủy tinh để làm màn LCD hay sợi quang học. 
• Trong các cảm biến: Bạch kim dẫn điện tốt và chống oxy hóa nên rất hữu ích trong các cảm biến nhiệt độ (RTD, thermocouple) và cảm biến khí. 

4. Bạch kim trong công nghiệp hoá chất và các ngành khác

4.1. Chất xúc tác trong sản xuất hoá chất

Ngành công nghiệp hoá chất ứng dụng bạch kim làm chất xúc tác nhờ hoạt tính cao, chọn lọc tốt và tính ổn định để sản xuất axit nitric (nguyên liệu làm phân bón), hydrosilylation trong nhựa và tổng hợp dược phẩm.

Một số ứng dụng tiêu biểu như:

• Quy trình Ostwald: Tấm lưới hợp kim bạch kim và crom được dùng để oxi hóa NH3 thành axit nitric - tiền chất của phân bón. 
• Andrussow process: sử dụng hợp kim bạch kim và rhodium làm xúc tác cho phản ứng sản xuất hydrogen cyanide. Đây là cơ sở để sản xuất acrylonitrile và nhựa acrylic. 

Bạch kim còn chủ lực trong các phản ứng hydrogenation, oxidation và polymerization sản xuất dược phẩm, hóa chất tinh hoặc nhựa tổng hợp. Vì đặc tính ít bị độc hại và tính hoạt hóa cao, các xúc tác bạch kim giúp nâng cao hiệu suất và độ tinh khiết sản phẩm đáng kể.

Bạch kim trong ngành chế tạo hóa chất

→ Xem thêm: 5 yếu tố ảnh hưởng giá bạch kim mà nhà đầu tư cần biết

4.2. Các ứng dụng khác

Nhờ tính kháng ăn mòn cao và dẫn điện ổn định, bạch kim thường được sử dụng để chế tạo điện cực, dụng cụ nung thanh nhiệt cao và làm chất xúc tác trong tế bào nhiên liệu hiệu suất cao. Các ứng dụng bạch kim khác có thể kể đến như:

• Dụng cụ phòng thí nghiệm: Nồi nung (crucibles), điện cực, bộ đo trọng lượng nhiệt (TGA) và thiết bị chịu nhiệt cao. 
• Pin nhiên liệu (fuel cells): Lớp platinum black làm chất xúc tác trên màng PEM, giúp chuyển đổi hydro và oxy để tạo điện.

Bạch kim là lựa chọn tối ưu trong các ứng dụng này vì nó trơ hóa học, không gỉ sét ngay cả ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn mạnh. Cùng với khả năng dẫn điện và phân tán (ở dạng platinum black), giúp tăng diện tích bề mặt phản ứng, từ đó cải thiện hiệu suất của các điện cực và chất xúc tác.

Ứng dụng khác của bạch kim

Lời kết

Việc ứng dụng bạch kim vào lĩnh vực ô tô, y tế, công nghệ điện tử đến cả phòng thí nghiệm, pin nhiên liệu,... đang trở nên phổ biến, bởi đặc tính bền bỉ và không bị oxy hóa của kim loại này. Qua đó, AnfinX đã phân tích các lĩnh vực ứng dụng bạch kim để bạn thấy được nhu cầu bạch kim đang tăng nhanh, giúp bạn có thêm một yếu tố để phân tích và đầu tư bạch kim phái sinh hiệu quả hơn. 
Để cập nhật thông tin về bạch kim phái sinh sớm nhất và bắt đầu kiếm lời từ thị trường phái sinh, hãy tải ứng dụng AnfinX ngay nhé!