ทิศทางการใช้งานหลักสี่ประการของธาตุหายากในรถยนต์พลังงานใหม่

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา คำว่า “ธาตุหายาก“ยานยนต์พลังงานใหม่” และ “การพัฒนาแบบบูรณาการ” ปรากฏในสื่อมากขึ้นเรื่อยๆ ทำไม สาเหตุหลักมาจากการที่ประเทศให้ความสนใจมากขึ้นต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการประหยัดพลังงาน และศักยภาพมหาศาลในการบูรณาการและการพัฒนาธาตุหายากในด้านยานพาหนะพลังงานใหม่ ทิศทางการใช้งานหลักสี่ประการของธาตุหายากในยานพาหนะพลังงานใหม่คืออะไร

△ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หายาก

I

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หายากของโลก

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หายากของโลกเป็นมอเตอร์แม่เหล็กถาวรชนิดใหม่ที่เกิดขึ้นในต้นปี 1970 หลักการทำงานของมันเหมือนกับมอเตอร์ซิงโครนัสที่ตื่นเต้นด้วยไฟฟ้า ยกเว้นว่ามอเตอร์แบบแรกจะใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อแทนที่ขดลวดกระตุ้นสำหรับการกระตุ้น เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์กระตุ้นไฟฟ้าแบบดั้งเดิม มอเตอร์แม่เหล็กถาวรหายากมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น โครงสร้างที่เรียบง่าย การทำงานที่เชื่อถือได้ ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา การสูญเสียต่ำ และประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ รูปร่างและขนาดของมอเตอร์ยังสามารถออกแบบได้อย่างยืดหยุ่น ซึ่งทำให้มีมูลค่าสูงในด้านยานยนต์พลังงานใหม่ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่หายากในรถยนต์ส่วนใหญ่จะแปลงพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่พลังงานให้เป็นพลังงานกล โดยขับเคลื่อนมู่เล่ของเครื่องยนต์เพื่อหมุนและสตาร์ทเครื่องยนต์
II

แบตเตอรี่พลังงานหายาก

ธาตุหายากไม่เพียงแต่มีส่วนร่วมในการเตรียมวัสดุอิเล็กโทรดกระแสหลักในปัจจุบันสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการเตรียมอิเล็กโทรดบวกสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดหรือแบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์

แบตเตอรี่ลิเธียม: เนื่องจากการเพิ่มธาตุหายาก จึงรับประกันความเสถียรทางโครงสร้างของวัสดุอย่างมาก และช่องสามมิติสำหรับการโยกย้ายลิเธียมไอออนที่ใช้งานอยู่ก็ขยายออกไปในระดับหนึ่งด้วย ซึ่งช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เตรียมไว้มีเสถียรภาพในการชาร์จสูงขึ้น สามารถย้อนกลับการหมุนเวียนทางเคมีไฟฟ้าได้ และมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

แบตเตอรี่กรดตะกั่ว: การวิจัยในประเทศแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มธาตุหายากเอื้อต่อการปรับปรุงความต้านทานแรงดึง ความแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อน และการวิวัฒนาการของออกซิเจน ศักยภาพที่สูงเกินของโลหะผสมที่มีตะกั่วเป็นส่วนประกอบของแผ่นอิเล็กโทรด การเติมธาตุหายากในส่วนประกอบที่ทำงานอยู่สามารถลดการปล่อยออกซิเจนเชิงบวก ปรับปรุงอัตราการใช้ของวัสดุออกฤทธิ์เชิงบวก และช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์: แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์มีข้อดีคือมีความจุจำเพาะสูง กระแสไฟสูง ประสิทธิภาพการจ่ายประจุที่ดี และไม่มีมลภาวะ จึงเรียกว่า "แบตเตอรี่สีเขียว" และใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ เพื่อรักษาคุณสมบัติการปล่อยประจุด้วยความเร็วสูงที่ยอดเยี่ยมของแบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ ขณะเดียวกันก็ยับยั้งการเสื่อมสภาพของชีวิต สิทธิบัตรของญี่ปุ่น JP2004127549 แนะนำว่าแคโทดของแบตเตอรี่สามารถประกอบด้วยโลหะผสมแมกนีเซียมกักเก็บไฮโดรเจนที่ใช้นิกเกิลแมกนีเซียมที่หายาก

△ ยานพาหนะพลังงานใหม่

ที่สาม

ตัวเร่งปฏิกิริยาในตัวแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไตรภาค

ดังที่ทราบกันดี ไม่ใช่ว่ารถยนต์พลังงานใหม่ทุกคันจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์ได้ เช่น รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้าที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งจะปล่อยสารพิษจำนวนหนึ่งระหว่างการใช้งาน เพื่อลดการปล่อยไอเสียจากรถยนต์ ยานพาหนะบางคันถูกบังคับให้ติดตั้งเครื่องฟอกไอเสียแบบสามทางเมื่อออกจากโรงงาน เมื่อไอเสียรถยนต์ที่มีอุณหภูมิสูงไหลผ่าน เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาสามทางจะเพิ่มกิจกรรมของ CO, HC และ NOx ใน Go ผ่านสารทำให้บริสุทธิ์ในตัว เพื่อให้สามารถรีดอกซ์สมบูรณ์และสร้างก๊าซที่ไม่เป็นอันตราย ซึ่งเอื้อต่อ เพื่อปกป้องสิ่งแวดล้อม

ส่วนประกอบหลักของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไตรนารีคือธาตุแรร์เอิร์ธ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการจัดเก็บวัสดุ แทนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาหลักบางตัว และทำหน้าที่เป็นตัวช่วยเร่งปฏิกิริยา ธาตุหายากที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ด้วยแก๊สส่วนหางนั้นส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของซีเรียมออกไซด์ เพราซีโอไดเมียมออกไซด์ และแลนทานัมออกไซด์ ซึ่งอุดมไปด้วยแร่ธาตุหายากในประเทศจีน

 
IV

วัสดุเซรามิกในเซนเซอร์ออกซิเจน

ธาตุหายากมีฟังก์ชันกักเก็บออกซิเจนที่เป็นเอกลักษณ์เนื่องจากมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ และมักจะใช้ในการเตรียมวัสดุเซรามิกสำหรับเซ็นเซอร์ออกซิเจนในระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาดีขึ้น ระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์ฉีดเชื้อเพลิงขั้นสูงที่เครื่องยนต์เบนซินไม่มีคาร์บูเรเตอร์นำมาใช้ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วนหลัก: ระบบอากาศ ระบบเชื้อเพลิง และระบบควบคุม

นอกจากนี้ ธาตุหายากยังมีการใช้งานที่หลากหลายในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น เกียร์ ยาง และตัวถังเหล็ก อาจกล่าวได้ว่าธาตุหายากเป็นองค์ประกอบสำคัญในด้านยานยนต์พลังงานใหม่