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2022-08-01在工業、汽車、化學領域一展長才 被俄烏戰爭打出新高價的「鈀」金屬 632 期

Author 作者 陳瑋駿/清華大學化學系碩士,中興大學化學系學士。現職科技業工程師,著有《化學有多重要,為什麼我從來不知道?》一書。

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• 鈀金屬的性質安定、不易氧化,在地球上的含量相當稀少,在每公噸的礦石中僅含有十克左右。
• 汽車底盤排氣系統中的觸媒轉化器含有鈀、鉑、銠等貴重金屬,能進行催化反應,將汽油燃燒不完全時排放的一氧化碳、碳氫化物、氮氧化物,轉換成水氣、二氧化碳、氮氣。
• 在化學合成上,以鈀作為催化劑也讓「碳-碳鍵」合成的反應條件變得較溫和,科學家能更精準地連接有機分子,以更簡單、經濟的方式製造更多藥物並修飾藥物結構。

今(2022)年春天,正當各國埋首於如何解決通貨膨脹所帶來的物價問題,以及尚未塵埃落定的嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)疫情時,俄羅斯選擇在此時正式出兵烏克蘭,再度替早已焦頭爛額的國際社會投下一枚震撼彈。雖說整起事件乍看之下,是烏克蘭與俄羅斯之間長年新仇舊恨的堆疊與爆發,但從國際關係與戰略考量的角度來看,已然成為以美國為首的北大西洋公約組織(North Atlantic Treaty Organization, NATO)與俄羅斯兩股勢力之間的對抗。雖然歐美國家紛紛對俄羅斯祭出貿易制裁手段,但由於俄羅斯地大物博,更是許多重要原物料的出口國,因此市場對於供應鏈中斷的恐慌與預期直接反應在價格上,許多原物料如小麥、鋁(aluminum, Al)、鎳(nickel, Ni)、錫(tin, Sn)等紛紛創下歷史新高價。

除此之外,還有一項貴重金屬的價格也在此時正式突破歷史紀錄,過去我們不常聽到它,如果沒有在特定場合接觸到,許多人對它的記憶也僅是元素週期表的一分子。然而由於它獨特的物理、化學特性和稀缺性,在過去短短數年內的價格已經一舉超越黃金⸺這個金屬就是「鈀」(palladium, Pd)。

「鈀」比日本的壓縮機還稀少?鈀位於元素週期表第五週期第十族,屬於鉑系金屬(platinum group metals, PGMs)的一員。鉑系金屬不僅原子半徑相似,化學性質也相近,外觀看起來都是銀白色的金屬,非常安定所以不易氧化,在地球上的含量更是比日本製的壓縮機還稀少。以我們今天的主角「鈀」為例,在每公噸礦石當中,僅含有十克左右的鈀,然而這個數字已經是參考鈀含量較「豐富」的礦區,大多數的礦區甚至連三克都不到。鈀的主要產地位於俄羅斯、南非、北美、辛巴威,其中又以俄羅斯與南非為最大宗產地。根據英國貴金屬鑄造商莊信萬豐(Johnson Matthey)發布的研究報告顯示,光是去(2021)年俄羅斯的鈀生產量就占了39.6%,南非則是以39.0%位居第二(圖一)。若是再回顧過去幾年,俄羅斯在2018 ~ 2020 年間依然是鈀的年產量冠軍,甚至遠超越南非。當我們理解俄羅斯在鈀的供應鏈中具有喊水會結凍的地位時,戰爭開打後鈀的價格跟著其他原物料一舉衝高到歷史新高似乎也不是這麼難理解的一件事了。

圖一| 2021 年鈀金屬的生產量比例

去年俄羅斯的鈀生產量就占了39.6%,南非則是以39.0%位居第二。

很嚇人嗎?但讓我們感到意外的或許並不是歷史新高的鈀價,畢竟鈀只是眾多創下歷史新高價的原物料其中一員,而早在俄烏戰爭爆發之前的2018 年底,鈀的價格就已悄悄地超越黃金。價格是供給與需求之間角力的結果,但到底鈀有什麼神奇之處,能讓世界各國逐漸重視這麼稀少的資源呢?

十年寒窗無人問的鈀

雖然鈀在今日可說是市場寵兒、價格高不可攀,看起來光鮮亮麗,但在過去鈀的價格便宜、大家仍不當一回事的時候,也曾一度淪為珠寶架上俗稱白金-鉑(platinum, Pt)的冒充品。由於鉑與鈀都屬於鉑系金屬,均具有金屬的銀白色光澤、安定不易氧化的化學性質,當它們混在一起時根本分辨不出差別。

既然都長一樣,大家都改戴鈀製成的飾品不是既便宜又好看嗎?……【更多內容請閱讀科學月刊第632期】