En els darrers anys, les paraules “elements de terres rares«», «vehicles de nova energia» i «desenvolupament integrat» han aparegut cada cop amb més freqüència als mitjans de comunicació. Per què? Això es deu principalment a la creixent atenció que el país presta al desenvolupament de les indústries de protecció del medi ambient i estalvi d'energia, i a l'enorme potencial per a la integració i el desenvolupament d'elements de terres rares en el camp dels vehicles de nova energia. Quines són les quatre principals direccions d'aplicació dels elements de terres rares en els vehicles de nova energia?
△ Motor d'imants permanents de terres rares
I
Motor d'imants permanents de terres rares
El motor d'imants permanents de terres rares és un nou tipus de motor d'imants permanents que va sorgir a principis dels anys setanta. El seu principi de funcionament és el mateix que el d'un motor síncron excitat elèctricament, excepte que el primer utilitza un imant permanent per substituir el bobinatge d'excitació per a l'excitació. En comparació amb els motors d'excitació elèctrica tradicionals, els motors d'imants permanents de terres rares tenen avantatges significatius com ara una estructura senzilla, un funcionament fiable, una mida petita, un pes lleuger, baixes pèrdues i una alta eficiència. A més, la forma i la mida del motor es poden dissenyar de manera flexible, cosa que el fa molt valorat en el camp dels vehicles de nova energia. Els motors d'imants permanents de terres rares en automòbils converteixen principalment l'energia elèctrica de la bateria en energia mecànica, impulsant el volant del motor per girar i arrencar el motor.
II
Bateria de terres rares
Els elements de terres rares no només poden participar en la preparació dels materials d'elèctrodes principals actuals per a bateries de liti, sinó que també serveixen com a matèries primeres per a la preparació d'elèctrodes positius per a bateries de plom-àcid o bateries de níquel-hidrur metàl·lic.
Bateria de liti: Gràcies a l'addició d'elements de terres rares, l'estabilitat estructural del material està garantida en gran mesura, i els canals tridimensionals per a la migració activa d'ions de liti també s'amplien fins a cert punt. Això permet que la bateria d'ions de liti preparada tingui una major estabilitat de càrrega, reversibilitat de cicles electroquímics i una vida útil més llarga.
Bateria de plom-àcid: la investigació nacional demostra que l'addició de terres rares contribueix a millorar la resistència a la tracció, la duresa, la resistència a la corrosió i la sobretensió de l'evolució de l'oxigen de l'aliatge a base de plom de la placa d'elèctrode. L'addició de terres rares al component actiu pot reduir l'alliberament d'oxigen positiu, millorar la taxa d'utilització del material actiu positiu i, per tant, millorar el rendiment i la vida útil de la bateria.
Bateria de níquel-hidrur metàl·lic: la bateria de níquel-hidrur metàl·lic té els avantatges d'una alta capacitat específica, un corrent elevat, un bon rendiment de descàrrega de càrrega i absència de contaminació, per la qual cosa s'anomena "bateria verda" i s'utilitza àmpliament en automòbils, electrònica i altres camps. Per tal de mantenir les excel·lents característiques de descàrrega d'alta velocitat de la bateria de níquel-hidrur metàl·lic alhora que s'inhibeix la decadència de la seva vida útil, la patent japonesa JP2004127549 introdueix que el càtode de la bateria pot estar compost d'un aliatge d'emmagatzematge d'hidrogen a base de níquel, magnesi i terres rares.
△ Vehicles de nova energia
III
Catalitzadors en convertidors catalítics ternaris
Com és ben sabut, no tots els vehicles de nova energia poden aconseguir zero emissions, com ara els vehicles elèctrics híbrids i els vehicles elèctrics programables, que alliberen una certa quantitat de substàncies tòxiques durant l'ús. Per tal de reduir les emissions dels gasos d'escapament dels seus automòbils, alguns vehicles es veuen obligats a instal·lar convertidors catalítics de tres vies en sortir de fàbrica. Quan els gasos d'escapament d'alta temperatura dels automòbils hi passen, els convertidors catalítics de tres vies milloraran l'activitat de CO, HC i NOx a través de l'agent de purificació incorporat, de manera que puguin completar el redox i generar gasos innocus, cosa que afavoreix la protecció del medi ambient.
El component principal del catalitzador ternari són els elements de terres rares, que tenen un paper clau en l'emmagatzematge de materials, la substitució d'alguns dels catalitzadors principals i la funció d'ajudes catalítiques. Les terres rares utilitzades en el catalitzador de purificació del gas de cua són principalment una barreja d'òxid de ceri, òxid de praseodimi i òxid de lantà, que són rics en minerals de terres rares a la Xina.
IV
Materials ceràmics en sensors d'oxigen
Els elements de terres rares tenen funcions úniques d'emmagatzematge d'oxigen a causa de la seva estructura electrònica única, i sovint s'utilitzen en la preparació de materials ceràmics per a sensors d'oxigen en sistemes d'injecció electrònica de combustible, la qual cosa resulta en un millor rendiment catalític. El sistema d'injecció electrònica de combustible és un dispositiu d'injecció de combustible avançat adoptat pels motors de gasolina sense carburadors, compost principalment per tres parts principals: sistema d'aire, sistema de combustible i sistema de control.
A més d'això, els elements de terres rares també tenen una àmplia gamma d'aplicacions en peces com ara engranatges, pneumàtics i acer per a la carrosseria. Es pot dir que les terres rares són elements essencials en el camp dels vehicles de nova energia.
Data de publicació: 14 de juliol de 2023