Štyri hlavné smery použitia prvkov vzácnych zemín vo vozidlách s novou energiou

V posledných rokoch slová „prvky vzácnych zemín„“, „vozidlá s novou energiou“ a „integrovaný rozvoj“ sa v médiách objavujú čoraz častejšie. Prečo? Je to spôsobené najmä rastúcou pozornosťou, ktorú krajina venuje rozvoju ochrany životného prostredia a energeticky úsporných odvetví, a obrovským potenciálom pre integráciu a rozvoj prvkov vzácnych zemín v oblasti vozidiel s novou energiou. Aké sú štyri hlavné smery použitia prvkov vzácnych zemín vo vozidlách s novou energiou?

△ Motor s permanentnými magnetmi z vzácnych zemín

I

Motor s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín

Motor s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín je nový typ motora s permanentnými magnetmi, ktorý sa objavil začiatkom 70. rokov 20. storočia. Jeho princíp fungovania je rovnaký ako u elektricky budeného synchrónneho motora, s výnimkou toho, že prvý používa permanentný magnet ako náhradu za budiace vinutie. V porovnaní s tradičnými motormi s elektrickým budením majú motory s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín významné výhody, ako je jednoduchá konštrukcia, spoľahlivá prevádzka, malé rozmery, nízka hmotnosť, nízke straty a vysoká účinnosť. Okrem toho je možné flexibilne navrhnúť tvar a veľkosť motora, vďaka čomu je vysoko cenený v oblasti vozidiel s novou energiou. Motory s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín v automobiloch premieňajú hlavne elektrickú energiu z batérie na mechanickú energiu, čím poháňajú zotrvačník motora, ktorý sa otáča a štartuje.
II

Batéria vzácnych zemín

Prvky vzácnych zemín sa môžu nielen podieľať na príprave súčasných bežných elektródových materiálov pre lítiové batérie, ale slúžiť aj ako suroviny na prípravu kladných elektród pre olovené batérie alebo nikel-metalhydridové batérie.

Lítiová batéria: Vďaka pridaniu prvkov vzácnych zemín je zaručená vysoká štrukturálna stabilita materiálu a trojrozmerné kanály pre aktívnu migráciu lítiových iónov sú tiež do určitej miery rozšírené. To umožňuje pripravenej lítium-iónovej batérii mať vyššiu stabilitu nabíjania, elektrochemickú cyklickú reverzibilitu a dlhšiu životnosť cyklu.

Olovené batérie: domáci výskum ukazuje, že pridanie kovov vzácnych zemín prispieva k zlepšeniu pevnosti v ťahu, tvrdosti, odolnosti proti korózii a vývoju kyslíka v olovených zliatinách elektródových dosiek. Pridanie kovov vzácnych zemín do aktívnej zložky môže znížiť uvoľňovanie kladného kyslíka, zlepšiť mieru využitia kladného aktívneho materiálu a tým zlepšiť výkon a životnosť batérie.

Nikel-metalhydridová batéria: Nikel-metalhydridová batéria má výhody vysokej špecifickej kapacity, vysokého prúdu, dobrého výkonu pri nabíjaní a vybíjaní a žiadneho znečistenia, preto sa nazýva „zelená batéria“ a široko sa používa v automobilovom priemysle, elektronike a iných odvetviach. Aby sa zachovali vynikajúce charakteristiky vysokorýchlostného vybíjania nikel-metalhydridovej batérie a zároveň sa zabránilo skráteniu jej životnosti, japonský patent JP2004127549 zavádza, že katóda batérie môže byť vyrobená zo zliatiny na báze vzácnych zemín, horčíka a niklu, ktorá uchováva vodík.

△ Vozidlá na novú energiu

III.

Katalyzátory v ternárnych katalyzátoroch

Ako je dobre známe, nie všetky vozidlá s novými energetickými motormi dokážu dosiahnuť nulové emisie, ako napríklad hybridné elektrické vozidlá a programovateľné elektrické vozidlá, ktoré počas prevádzky uvoľňujú určité množstvo toxických látok. Aby sa znížili emisie výfukových plynov automobilov, niektoré vozidlá sú nútené inštalovať trojcestné katalyzátory po opustení továrne. Keď výfukové plyny automobilov s vysokou teplotou prechádzajú cez trojcestné katalyzátory, zvyšujú aktivitu CO, HC a NOx v nich prechádzajúcim zabudovaným čistiacim činidlom, takže môžu dokončiť redoxnú reakciu a vytvárať neškodné plyny, čo prispieva k ochrane životného prostredia.

Hlavnou zložkou ternárneho katalyzátora sú prvky vzácnych zemín, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri skladovaní materiálov, nahrádzajú niektoré z hlavných katalyzátorov a slúžia ako katalytické pomocné látky. Vzácne zeminy používané v katalyzátore na čistenie koncového plynu sú prevažne zmesou oxidu céru, oxidu prazeodýmu a oxidu lantánu, ktoré sú v Číne bohaté na minerály vzácnych zemín.

 
IV

Keramické materiály v kyslíkových senzoroch

Prvky vzácnych zemín majú vďaka svojej jedinečnej elektronickej štruktúre jedinečné funkcie ukladania kyslíka a často sa používajú pri príprave keramických materiálov pre kyslíkové senzory v elektronických systémoch vstrekovania paliva, čo vedie k lepšiemu katalytickému výkonu. Elektronický systém vstrekovania paliva je pokročilé zariadenie na vstrekovanie paliva používané benzínovými motormi bez karburátorov, ktoré sa skladá hlavne z troch hlavných častí: vzduchového systému, palivového systému a riadiaceho systému.

Okrem toho majú prvky vzácnych zemín široké uplatnenie aj v súčiastkach, ako sú ozubené kolesá, pneumatiky a oceľ karosérie. Dá sa povedať, že prvky vzácnych zemín sú nevyhnutnými prvkami v oblasti vozidiel s novou energiou.