Negli ultimi anni le parole “elementi delle terre rare“, “nuovi veicoli energetici” e “sviluppo integrato” appaiono sempre più frequentemente nei media. Perché? Ciò è dovuto principalmente alla crescente attenzione prestata dal Paese allo sviluppo delle industrie per la tutela dell’ambiente e al risparmio energetico, e all’enorme potenziale per l’integrazione e lo sviluppo degli elementi delle terre rare nel campo dei veicoli a nuova energia. Quali sono le quattro principali direzioni di applicazione degli elementi delle terre rare nei veicoli a nuova energia?
△ Motore a magneti permanenti a terre rare
I
Motore a magneti permanenti a terre rare
Il motore a magneti permanenti per terre rare è un nuovo tipo di motore a magneti permanenti emerso all'inizio degli anni '70. Il suo principio di funzionamento è lo stesso di un motore sincrono eccitato elettricamente, tranne per il fatto che il primo utilizza un magnete permanente per sostituire l'avvolgimento di eccitazione. Rispetto ai tradizionali motori di eccitazione elettrica, i motori a magneti permanenti a terre rare presentano vantaggi significativi come struttura semplice, funzionamento affidabile, dimensioni ridotte, leggerezza, basse perdite ed alta efficienza. Inoltre, la forma e le dimensioni del motore possono essere progettate in modo flessibile, il che lo rende molto apprezzato nel campo dei veicoli a nuova energia. I motori a magneti permanenti delle terre rare nelle automobili convertono principalmente l'energia elettrica della batteria in energia meccanica, facendo ruotare il volano del motore e avviando il motore.
II
Batteria per terre rare
Gli elementi delle terre rare non solo possono partecipare alla preparazione degli attuali materiali per elettrodi tradizionali per le batterie al litio, ma servono anche come materie prime per la preparazione di elettrodi positivi per batterie al piombo-acido o batterie al nichel-metallo idruro.
Batteria al litio: grazie all'aggiunta di elementi di terre rare, la stabilità strutturale del materiale è notevolmente garantita e anche i canali tridimensionali per la migrazione attiva degli ioni di litio vengono in una certa misura ampliati. Ciò consente alla batteria agli ioni di litio preparata di avere una maggiore stabilità di carica, reversibilità del ciclo elettrochimico e una durata del ciclo più lunga.
Batteria al piombo: la ricerca nazionale mostra che l'aggiunta di terre rare favorisce il miglioramento della resistenza alla trazione, della durezza, della resistenza alla corrosione e dell'evoluzione dell'ossigeno. Sovrapotenziale della lega a base di piombo della piastra dell'elettrodo. L'aggiunta di terre rare nel componente attivo può ridurre il rilascio di ossigeno positivo, migliorare il tasso di utilizzo del materiale attivo positivo e quindi migliorare le prestazioni e la durata della batteria.
Batteria al nichel-metallo idruro: la batteria al nichel-metallo idruro presenta i vantaggi di elevata capacità specifica, corrente elevata, buone prestazioni di scarica della carica e assenza di inquinamento, quindi è chiamata "batteria verde" ed è ampiamente utilizzata in automobili, elettronica e altri campi. Al fine di mantenere le eccellenti caratteristiche di scarica ad alta velocità della batteria al nichel-metallo idruro inibendone il decadimento, il brevetto giapponese JP2004127549 introduce che il catodo della batteria può essere composto da una lega di stoccaggio dell'idrogeno a base di magnesio e nichel di terre rare.
△ Veicoli di nuova energia
III
Catalizzatori nei convertitori catalitici ternari
Come è noto, non tutti i veicoli di nuova energia possono arrivare a zero emissioni, come ad esempio i veicoli elettrici ibridi e i veicoli elettrici programmabili, che rilasciano una certa quantità di sostanze tossiche durante l’utilizzo. Per ridurre le emissioni dei gas di scarico delle automobili, alcuni veicoli sono costretti a installare convertitori catalitici a tre vie quando lasciano la fabbrica. Quando passano gli scarichi automobilistici ad alta temperatura, i convertitori catalitici a tre vie miglioreranno l'attività di CO, HC e NOx nel passaggio attraverso l'agente di purificazione integrato, in modo che possano completare Redox e generare gas innocui, il che è favorevole alla tutela dell'ambiente.
Il componente principale del catalizzatore ternario sono gli elementi delle terre rare, che svolgono un ruolo chiave nello stoccaggio dei materiali, sostituendo alcuni dei catalizzatori principali e fungendo da ausiliari catalitici. La terra rara utilizzata nel catalizzatore per la purificazione del gas di coda è principalmente una miscela di ossido di cerio, ossido di praseodimio e ossido di lantanio, che in Cina sono ricchi di minerali di terre rare.
IV
Materiali ceramici nei sensori di ossigeno
Gli elementi delle terre rare hanno funzioni uniche di stoccaggio dell'ossigeno grazie alla loro struttura elettronica unica e sono spesso utilizzati nella preparazione di materiali ceramici per sensori di ossigeno nei sistemi di iniezione elettronica del carburante, con conseguente migliore prestazione catalitica. Il sistema di iniezione elettronica del carburante è un dispositivo avanzato di iniezione del carburante adottato dai motori a benzina senza carburatori, composto principalmente da tre parti principali: sistema dell'aria, sistema di alimentazione e sistema di controllo.
Oltre a ciò, gli elementi delle terre rare hanno anche una vasta gamma di applicazioni in parti come ingranaggi, pneumatici e acciaio per carrozzerie. Si può dire che le terre rare sono elementi essenziali nel campo dei veicoli a nuova energia.
Orario di pubblicazione: 14 luglio 2023