Trong những năm gần đây, những từ “nguyên tố đất hiếm“, “xe năng lượng mới”, và “phát triển tích hợp” đã xuất hiện ngày càng thường xuyên trên các phương tiện truyền thông. Tại sao? Điều này chủ yếu là do sự chú ý ngày càng tăng của đất nước đối với sự phát triển của các ngành công nghiệp bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng, và tiềm năng to lớn cho việc tích hợp và phát triển các nguyên tố đất hiếm trong lĩnh vực xe năng lượng mới. Bốn hướng ứng dụng chính của các nguyên tố đất hiếm trong xe năng lượng mới là gì?
△ Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm
I
Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm
Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm là một loại động cơ nam châm vĩnh cửu mới xuất hiện vào đầu những năm 1970. Nguyên lý hoạt động của nó giống như động cơ đồng bộ kích thích điện, ngoại trừ việc động cơ trước đây sử dụng nam châm vĩnh cửu để thay thế cuộn dây kích thích để kích thích. So với động cơ kích thích điện truyền thống, động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm có những ưu điểm đáng kể như cấu trúc đơn giản, hoạt động đáng tin cậy, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tổn thất thấp và hiệu suất cao. Hơn nữa, hình dạng và kích thước của động cơ có thể được thiết kế linh hoạt, khiến nó được đánh giá cao trong lĩnh vực xe năng lượng mới. Động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm trong ô tô chủ yếu chuyển đổi năng lượng điện của pin điện thành năng lượng cơ học, dẫn động bánh đà của động cơ quay và khởi động động cơ.
II
Pin năng lượng đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm không chỉ có thể tham gia vào quá trình chế tạo vật liệu điện cực chính thống hiện nay cho pin lithium mà còn đóng vai trò là nguyên liệu thô để chế tạo điện cực dương cho pin axit chì hoặc pin niken-hiđrua kim loại.
Pin lithium: Do bổ sung các nguyên tố đất hiếm, tính ổn định về mặt cấu trúc của vật liệu được đảm bảo rất nhiều, các kênh ba chiều để di chuyển ion lithium chủ động cũng được mở rộng đến một mức độ nhất định. Điều này cho phép pin lithium-ion đã chuẩn bị có độ ổn định sạc cao hơn, khả năng đảo ngược chu kỳ điện hóa và tuổi thọ chu kỳ dài hơn.
Pin axit chì: nghiên cứu trong nước cho thấy việc bổ sung đất hiếm có lợi cho việc cải thiện độ bền kéo, độ cứng, khả năng chống ăn mòn và quá điện thế thoát oxy của hợp kim chì của tấm điện cực. Việc bổ sung đất hiếm vào thành phần hoạt động có thể làm giảm sự giải phóng oxy dương, cải thiện tỷ lệ sử dụng vật liệu hoạt động dương, do đó cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của pin.
Pin niken-kim loại hydride: Pin niken-kim loại hydride có ưu điểm là dung lượng riêng cao, dòng điện cao, hiệu suất xả sạc tốt và không gây ô nhiễm, vì vậy nó được gọi là "pin xanh" và được sử dụng rộng rãi trong ô tô, điện tử và các lĩnh vực khác. Để duy trì đặc tính xả tốc độ cao tuyệt vời của pin niken-kim loại hydride trong khi ức chế sự suy giảm tuổi thọ của nó, bằng sáng chế Nhật Bản JP2004127549 giới thiệu rằng cực âm của pin có thể được cấu thành từ hợp kim lưu trữ hydro gốc niken magiê đất hiếm.
△ Xe năng lượng mới
III
Chất xúc tác trong bộ chuyển đổi xúc tác ba thành phần
Như đã biết, không phải tất cả các loại xe năng lượng mới đều có thể đạt được mức phát thải bằng không, chẳng hạn như xe điện hybrid và xe điện có thể lập trình, thải ra một lượng chất độc hại nhất định trong quá trình sử dụng. Để giảm lượng khí thải từ ống xả ô tô, một số xe buộc phải lắp bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều khi rời khỏi nhà máy. Khi khí thải ô tô nhiệt độ cao đi qua, bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều sẽ tăng cường hoạt động của CO, HC và NOx trong Go thông qua tác nhân lọc tích hợp, để chúng có thể hoàn thành Redox và tạo ra các khí vô hại, có lợi cho việc bảo vệ môi trường.
Thành phần chính của chất xúc tác ba thành phần là các nguyên tố đất hiếm, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ vật liệu, thay thế một số chất xúc tác chính và đóng vai trò là chất hỗ trợ xúc tác. Đất hiếm được sử dụng trong chất xúc tác tinh chế khí đuôi chủ yếu là hỗn hợp của oxit xeri, oxit praseodymium và oxit lanthanum, rất giàu khoáng chất đất hiếm ở Trung Quốc.
IV
Vật liệu gốm trong cảm biến oxy
Các nguyên tố đất hiếm có chức năng lưu trữ oxy độc đáo do cấu trúc điện tử độc đáo của chúng và thường được sử dụng trong việc chế tạo vật liệu gốm cho cảm biến oxy trong hệ thống phun nhiên liệu điện tử, mang lại hiệu suất xúc tác tốt hơn. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử là một thiết bị phun nhiên liệu tiên tiến được áp dụng cho động cơ xăng không có bộ chế hòa khí, chủ yếu bao gồm ba bộ phận chính: hệ thống không khí, hệ thống nhiên liệu và hệ thống điều khiển.
Ngoài ra, các nguyên tố đất hiếm còn có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong các bộ phận như bánh răng, lốp xe và thép thân xe. Có thể nói đất hiếm là nguyên tố thiết yếu trong lĩnh vực xe năng lượng mới.
Thời gian đăng: 14-07-2023