V zadnjih letih so besede "redki zemeljski elementi», »vozila na nova energijska goriva« in »integrirani razvoj« se v medijih pojavljajo vse pogosteje. Zakaj? To je predvsem posledica vse večje pozornosti, ki jo država posveča razvoju varstva okolja in energetsko varčnih industrij, ter ogromnega potenciala za integracijo in razvoj redkozemeljskih elementov na področju vozil na nova energijska goriva. Katere so štiri glavne smeri uporabe redkozemeljskih elementov v vozilih na nova energijska goriva?
△ Motor s trajnim magnetom iz redkih zemelj
I
Motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj
Motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj je nova vrsta motorja s trajnimi magneti, ki se je pojavila v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Njegovo načelo delovanja je enako kot pri električno vzbujenem sinhronem motorju, le da prvi uporablja trajni magnet namesto vzbujevalnega navitja za vzbujanje. V primerjavi s tradicionalnimi električnimi vzbujevalnimi motorji imajo motorji s trajnimi magneti iz redkih zemelj znatne prednosti, kot so preprosta konstrukcija, zanesljivo delovanje, majhna velikost, majhna teža, nizke izgube in visok izkoristek. Poleg tega je mogoče obliko in velikost motorja fleksibilno oblikovati, zaradi česar je zelo cenjen na področju vozil z novo energijo. Motorji s trajnimi magneti iz redkih zemelj v avtomobilih v glavnem pretvarjajo električno energijo akumulatorja v mehansko energijo, ki poganja vztrajnik motorja, da se vrti in zažene motor.
II
Baterija za redke zemeljske materiale
Redkozemeljski elementi ne morejo sodelovati le pri pripravi trenutnih glavnih elektrodnih materialov za litijeve baterije, temveč služijo tudi kot surovine za pripravo pozitivnih elektrod za svinčeno-kislinske baterije ali nikelj-metalhidridne baterije.
Litijeva baterija: Zaradi dodatka redkozemeljskih elementov je strukturna stabilnost materiala v veliki meri zagotovljena, tridimenzionalni kanali za aktivno migracijo litijevih ionov pa so do neke mere razširjeni. To omogoča pripravljeni litij-ionski bateriji večjo stabilnost polnjenja, elektrokemijsko reverzibilnost ciklov in daljšo življenjsko dobo cikla.
Svinčeno-kislinska baterija: domače raziskave kažejo, da dodatek redkih zemelj prispeva k izboljšanju natezne trdnosti, trdote, odpornosti proti koroziji in sproščanju kisika v elektrodni plošči iz svinčeve zlitine. Dodatek redkih zemelj v aktivno komponento lahko zmanjša sproščanje pozitivnega kisika, izboljša stopnjo izkoriščenosti pozitivne aktivne snovi in s tem izboljša delovanje in življenjsko dobo baterije.
Nikelj-metalhidridna baterija: Nikelj-metalhidridna baterija ima prednosti visoke specifične kapacitete, visokega toka, dobre zmogljivosti praznjenja in brez onesnaževanja, zato se imenuje »zelena baterija« in se pogosto uporablja v avtomobilski industriji, elektroniki in drugih panogah. Da bi ohranili odlične lastnosti hitrega praznjenja nikelj-metalhidridne baterije in hkrati preprečili krajšanje njene življenjske dobe, japonski patent JP2004127549 uvaja, da je lahko katoda baterije izdelana iz zlitine za shranjevanje vodika na osnovi redkih zemeljskih magnezijevih kovin in niklja.
△ Vozila na nova energijska goriva
III.
Katalizatorji v ternarnih katalitičnih pretvornikih
Kot je dobro znano, vsa vozila na nova energijska goriva ne morejo doseči ničelnih emisij, na primer hibridna električna vozila in programirljiva električna vozila, ki med uporabo sproščajo določeno količino strupenih snovi. Da bi zmanjšali emisije izpušnih plinov svojih avtomobilov, so nekatera vozila prisiljena namestiti tristezne katalitične pretvornike, ko zapustijo tovarno. Ko visokotemperaturni izpušni plini avtomobilov prehajajo skozi tristezne katalitične pretvornike, se aktivnost CO, HC in NOx poveča, ko prehajajo skozi vgrajeno čistilno sredstvo, tako da lahko dokončajo redoks in ustvarijo neškodljive pline, kar je ugodno za varstvo okolja.
Glavna sestavina ternarnega katalizatorja so redkozemeljski elementi, ki igrajo ključno vlogo pri shranjevanju materialov, nadomeščanju nekaterih glavnih katalizatorjev in služijo kot katalitična pomoč. Redkozemeljski elementi, ki se uporabljajo v katalizatorju za čiščenje odpadnega plina, so predvsem mešanica cerijevega oksida, prazeodimovega oksida in lantanovega oksida, ki so na Kitajskem bogati z redkozemeljskimi minerali.
IV
Keramični materiali v senzorjih kisika
Redkozemeljski elementi imajo zaradi svoje edinstvene elektronske strukture edinstvene funkcije shranjevanja kisika in se pogosto uporabljajo pri pripravi keramičnih materialov za senzorje kisika v elektronskih sistemih za vbrizgavanje goriva, kar ima za posledico boljšo katalitično delovanje. Elektronski sistem za vbrizgavanje goriva je napredna naprava za vbrizgavanje goriva, ki jo uporabljajo bencinski motorji brez uplinjačev, sestavljena pa je predvsem iz treh glavnih delov: zračnega sistema, sistema za gorivo in krmilnega sistema.
Poleg tega imajo redkozemeljski elementi široko paleto uporabe tudi v delih, kot so zobniki, pnevmatike in karoserijska jekla. Lahko rečemo, da so redkozemeljski elementi bistveni elementi na področju vozil z novo energijo.
Čas objave: 14. julij 2023