בשנים האחרונות, המילים "יסודות אדמה נדירים", "כלי רכב אנרגיה חדשים" ו"פיתוח משולב" מופיעים בתדירות גבוהה יותר ויותר בתקשורת. מדוע? זה נובע בעיקר מתשומת הלב הגוברת שהמדינה מקדישה לפיתוח תעשיות הגנת הסביבה וחיסכון באנרגיה, והפוטנציאל העצום לשילוב ופיתוח של יסודות אדמה נדירים בתחום כלי רכב אנרגיה חדשים. מהם ארבעת כיווני היישום העיקריים של יסודות אדמה נדירים בכלי רכב אנרגיה חדשים?
△ מנוע מגנט קבוע נדיר
I
מנוע מגנט קבוע נדיר
מנוע מגנט קבוע מסוג נדיר-ארץ הוא סוג חדש של מנוע מגנט קבוע שהופיע בתחילת שנות ה-70. עקרון הפעולה שלו זהה לזה של מנוע סינכרוני בעל עירור חשמלי, אלא שהראשון משתמש במגנט קבוע כדי להחליף את סליל העירור לצורך עירור. בהשוואה למנועי עירור חשמליים מסורתיים, למנועי מגנט קבוע מסוג נדיר-ארץ יש יתרונות משמעותיים כגון מבנה פשוט, פעולה אמינה, גודל קטן, משקל קל, הפסדים נמוכים ויעילות גבוהה. יתר על כן, ניתן לעצב את צורתו וגודלו בגמישות, מה שהופך אותו לבעל ערך רב בתחום כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה. מנועי מגנט קבוע מסוג נדיר-ארץ במכוניות ממירים בעיקר את האנרגיה החשמלית של סוללת החשמל לאנרגיה מכנית, ומניעים את גלגל התנופה של המנוע להסתובב ולהניע את המנוע.
II
סוללת כוח אדמה נדירה
יסודות אדמה נדירים יכולים לא רק להשתתף בהכנת חומרי אלקטרודה נפוצים עבור סוללות ליתיום, אלא גם לשמש כחומרי גלם להכנת אלקטרודות חיוביות עבור סוללות עופרת-חומצה או סוללות ניקל-מטאל הידריד.
סוללת ליתיום: הודות לתוספת של יסודות אדמה נדירים, היציבות המבנית של החומר מובטחת במידה רבה, וגם התעלות התלת-ממדיות לנדידת יוני ליתיום פעילים מורחבות במידה מסוימת. זה מאפשר לסוללת הליתיום-יון המוכנה יציבות טעינה גבוהה יותר, הפיכות מחזורים אלקטרוכימיים וחיי מחזור ארוכים יותר.
סוללת עופרת-חומצה: מחקרים מקומיים מראים כי הוספת אדמה נדירה תורמת לשיפור חוזק המתיחה, הקשיות, העמידות בפני קורוזיה ופוטנציאל היתר של שחרור חמצן בסגסוגת מבוססת עופרת בלוח האלקטרודות. הוספת אדמה נדירה לרכיב הפעיל יכולה להפחית את שחרור החמצן החיובי, לשפר את שיעור הניצול של החומר הפעיל החיובי, ובכך לשפר את הביצועים ואת חיי השירות של הסוללה.
סוללת ניקל-מטאל הידריד: לסוללת ניקל-מטאל הידריד יתרונות של קיבולת ספציפית גבוהה, זרם גבוה, ביצועי פריקת מטען טובים וחוסר זיהום, ולכן היא נקראת "סוללה ירוקה" ונמצאת בשימוש נרחב ברכב, אלקטרוניקה ותחומים אחרים. על מנת לשמור על מאפייני הפריקה המהירה המצוינים של סוללת ניקל-מטאל הידריד תוך עיכוב הדעיכה של חייה, הפטנט היפני JP2004127549 מציג כי קתודת הסוללה יכולה להיות מורכבת מסגסוגת אגירת מימן מבוססת מגנזיום ניקל, אדמה נדירה.
△ כלי רכב אנרגיה חדשים
ג'
זרזים בממירים קטליטיים טרנריים
כידוע, לא כל כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה יכולים להשיג אפס פליטות, כגון כלי רכב חשמליים היברידיים וכלי רכב חשמליים ניתנים לתכנות, אשר משחררים כמות מסוימת של חומרים רעילים במהלך השימוש. על מנת להפחית את פליטות גזי הפליטה של כלי הרכב שלהם, חלק מהרכבים נאלצים להתקין ממירים קטליטיים תלת-כיווניים עם יציאתם מהמפעל. כאשר גזי הפליטה של כלי הרכב בטמפרטורה גבוהה עוברים דרכם, הממירים הקטליטיים התלת-כיווניים יגבירו את פעילותם של CO, HC ו-NOx דרך חומר הטיהור המובנה, כך שהם יוכלו להשלים חמצון-חיזור וליצור גזים מזיקים, דבר התורם להגנת הסביבה.
המרכיב העיקרי של הזרז הטרנרי הוא יסודות אדמה נדירה, אשר ממלאים תפקיד מפתח באחסון חומרים, החלפת חלק מהזרזים העיקריים ומשמשים כעזרים קטליטיים. אדמה נדירה המשמשת בזרז לטיהור גז זנב היא בעיקר תערובת של תחמוצת צריום, תחמוצת פרסאודימיום ותחמוצת לנתן, העשירים במינרלים אדמה נדירה בסין.
IV
חומרים קרמיים בחיישני חמצן
ליסודות אדמה נדירים יש פונקציות ייחודיות לאגירת חמצן בשל המבנה האלקטרוני הייחודי שלהם, והם משמשים לעתים קרובות בהכנת חומרים קרמיים לחיישני חמצן במערכות הזרקת דלק אלקטרוניות, וכתוצאה מכך ביצועים קטליטיים טובים יותר. מערכת הזרקת דלק אלקטרונית היא התקן הזרקת דלק מתקדם המאומץ על ידי מנועי בנזין ללא קרבורטור, המורכב בעיקר משלושה חלקים עיקריים: מערכת אוויר, מערכת דלק ומערכת בקרה.
בנוסף לכך, ליסודות אדמה נדירה יש גם מגוון רחב של יישומים בחלקים כגון גלגלי שיניים, צמיגים ופלדת גוף. ניתן לומר כי אדמה נדירה היא יסוד חיוני בתחום כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה.
זמן פרסום: 14 ביולי 2023