V zadnjih letih so besede "redkih zemeljskih elementov“, “nova energetska vozila” in “celostni razvoj” se vse pogosteje pojavljajo v medijih. Zakaj? To je predvsem posledica vse večje pozornosti, ki jo država namenja razvoju varstva okolja in energetsko varčnih industrij, ter ogromnega potenciala za integracijo in razvoj redkih zemeljskih elementov na področju novih energetskih vozil. Katere so štiri glavne smeri uporabe elementov redkih zemelj v novih energetskih vozilih?
△ Motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj
I
Motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj
Motor s trajnim magnetom iz redkih zemelj je nova vrsta motorja s trajnim magnetom, ki se je pojavil v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Njegov princip delovanja je enak kot pri električno vzbujenem sinhronskem motorju, le da prvi uporablja trajni magnet za zamenjavo vzbujalnega navitja za vzbujanje. V primerjavi s tradicionalnimi motorji z električnim vzbujanjem imajo motorji s trajnimi magneti redkih zemelj pomembne prednosti, kot so preprosta struktura, zanesljivo delovanje, majhnost, majhna teža, majhne izgube in visoka učinkovitost. Poleg tega je obliko in velikost motorja mogoče fleksibilno oblikovati, zaradi česar je zelo cenjen na področju novih energetskih vozil. Motorji s trajnimi magneti redkih zemelj v avtomobilih večinoma pretvarjajo električno energijo napajalne baterije v mehansko energijo, ki poganja vztrajnik motorja, da se vrti in zažene motor.
II
Redkozemeljska baterija
Elementi redkih zemelj ne morejo le sodelovati pri pripravi trenutnih glavnih elektrodnih materialov za litijeve baterije, ampak služijo tudi kot surovine za pripravo pozitivnih elektrod za svinčeno-kislinsko baterijo ali nikelj-metal-hidridno baterijo.
Litijeva baterija: zaradi dodajanja redkih zemeljskih elementov je strukturna stabilnost materiala močno zagotovljena, do določene mere pa so razširjeni tudi tridimenzionalni kanali za aktivno migracijo litijevih ionov. To omogoča pripravljeni litij-ionski bateriji večjo stabilnost polnjenja, reverzibilnost elektrokemičnega cikla in daljšo življenjsko dobo cikla.
Svinčeno-kislinska baterija: domače raziskave kažejo, da dodajanje redkih zemelj prispeva k izboljšanju natezne trdnosti, trdote, odpornosti proti koroziji in sproščanju kisika. Prekomerna napetost zlitine elektrodne plošče na osnovi svinca. Dodatek redke zemlje v aktivni komponenti lahko zmanjša sproščanje pozitivnega kisika, izboljša stopnjo izkoriščenosti pozitivnega aktivnega materiala in tako izboljša delovanje in življenjsko dobo baterije.
Nikelj-metal-hidridna baterija: Nikelj-metal-hidridna baterija ima prednosti visoke specifične zmogljivosti, visokega toka, dobre zmogljivosti praznjenja polnjenja in brez onesnaževanja, zato se imenuje "zelena baterija" in se pogosto uporablja v avtomobilih, elektroniki in na drugih področjih. Da bi ohranili odlične lastnosti praznjenja pri visoki hitrosti nikelj-metal-hidridne baterije, hkrati pa preprečili razpadanje njene življenjske dobe, japonski patent JP2004127549 uvaja, da je lahko katoda baterije sestavljena iz zlitine za shranjevanje vodika na osnovi redkih zemelj, magnezija in niklja.
△ Nova energetska vozila
III
Katalizatorji v ternarnih katalizatorjih
Kot je znano, vsa nova energetska vozila ne morejo doseči ničelnih emisij, kot so hibridna električna vozila in programabilna električna vozila, ki med uporabo sproščajo določeno količino strupenih snovi. Da bi zmanjšali emisije svojih avtomobilskih izpušnih plinov, morajo nekatera vozila ob odhodu iz tovarne namestiti tristezni katalizator. Ko gre visokotemperaturni avtomobilski izpuh skozi, bodo tristezni katalizatorji povečali aktivnost CO, HC in NOx v Go skozi vgrajeno čistilno sredstvo, tako da lahko dokončajo redox in ustvarijo neškodljive pline, kar je ugodno varstvu okolja.
Glavna sestavina ternarnega katalizatorja so elementi redkih zemelj, ki igrajo ključno vlogo pri shranjevanju materialov, nadomeščajo nekatere glavne katalizatorje in služijo kot katalizatorji. Redka zemlja, uporabljena v katalizatorju za čiščenje izpušnih plinov, je v glavnem mešanica cerijevega oksida, prazeodimijevega oksida in lantanovega oksida, ki so na Kitajskem bogati z minerali redkih zemelj.
IV
Keramični materiali v senzorjih za kisik
Elementi redkih zemelj imajo edinstvene funkcije shranjevanja kisika zaradi svoje edinstvene elektronske strukture in se pogosto uporabljajo pri pripravi keramičnih materialov za senzorje kisika v elektronskih sistemih za vbrizgavanje goriva, kar ima za posledico boljšo katalitično učinkovitost. Elektronski sistem za vbrizgavanje goriva je napredna naprava za vbrizgavanje goriva, ki jo uporabljajo bencinski motorji brez uplinjač, v glavnem sestavljena iz treh glavnih delov: zračnega sistema, sistema za gorivo in krmilnega sistema.
Poleg tega imajo redki zemeljski elementi tudi široko paleto uporabe v delih, kot so zobniki, pnevmatike in jeklo karoserije. Lahko rečemo, da so redke zemlje bistveni elementi na področju novih energetskih vozil.
Čas objave: 14. julij 2023