Neodymium và các nguyên tố đất hiếm khác giúp động cơ có công suất cao và mật độ mô-men xoắn cao. May mắn thay, những thành phần quan trọng này không hiếm như tên gọi của chúng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong tương lai, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu các phương pháp tái chế mới.
Nhắc đến xe điện, từ khóa “đất hiếm” sẽ sớm xuất hiện. Đối với các nhà hóa học, "đất hiếm" có nghĩa là một trong 17 "kim loại đất hiếm" trên bảng tuần hoàn, chẳng hạn như lanthanum, praseodymium, neodymium, terbium, dysprosium và lutetium. Một số trong số chúng đóng vai trò quan trọng trong động cơ và pin của xe điện. Ví dụ, trong nam châm của động cơ kéo, ngoài sắt, nó còn chứa khoảng 30% kim loại đất hiếm. Kim loại đất hiếm ở đây chủ yếu là neodymium, nhưng cũng có dysprosium và terbium. Ưu điểm của chúng: Ngay cả những nam châm có kích thước cực nhỏ cũng có thể tạo ra từ trường mạnh, rất có lợi cho hệ thống truyền động điện.
"Nhờ có kim loại đất hiếm trong nam châm, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể đạt được mật độ công suất và mô-men xoắn cực cao, từ đó tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống truyền động." Raphael Piotuch, kỹ sư dự án động cơ điện tại Porsche Engineering, Tiến sĩ Rafal Piotuch (Tiến sĩ Rafal Piotuch) giải thích: "Các vật liệu nam châm khác, chẳng hạn như ferrite, không yêu cầu sử dụng đất hiếm, nhưng chúng sẽ dẫn đến thiếu trọng lượng. và không gian lắp đặt trong động cơ." Một số xe điện sử dụng động cơ không đồng bộ để thay thế động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên, cả hai đều không thể đạt được mật độ công suất và hiệu suất cao như động cơ sử dụng nam châm kim loại đất hiếm. Vì lý do này, đặc biệt là trong xe thể thao, neodymium, dysprosium và terbium có thể sẽ không được thay thế sớm như vậy.
Câu hỏi đặt ra là đất hiếm có thực sự hiếm? Không, chúng không hiếm và một số loại đất hiếm trên Trái đất thậm chí còn nhiều hơn cả chì; vào năm 2021, gần 280.{2}} tấn oxit đất hiếm đã được sản xuất trên toàn cầu. Matthias Böger, kỹ sư dự án chuyên về điện toán động cơ điện tại Porsche Engineering, giải thích: “Tuy nhiên, việc khai thác đất hiếm tốn rất nhiều công sức”. "Đất hiếm được chiết xuất từ quặng theo một quy trình phức tạp. Các oxit đất hiếm được tách ra khỏi quặng, sau đó chuyển hóa thành kim loại nguyên chất."
Hơn nữa: sự phân bố trữ lượng khoáng sản trên thế giới không đồng đều, một số nước đã làm chủ được phần lớn trữ lượng khoáng sản. Nhu cầu thị trường trong tương lai đối với đất hiếm có thể tăng mạnh. Ước tính đến năm 2040, riêng nhu cầu về động cơ kéo toàn cầu sẽ tăng gấp 20 lần nhu cầu năm 2018. Ngoài ra, các máy phát điện gió cũng cần những nguyên liệu thô này và nhu cầu trong lĩnh vực này dự kiến sẽ tăng gấp 4 lần trong cùng thời kỳ. Để đảm bảo nguồn cung ổn định lâu dài, nghiên cứu chuyên sâu hiện đang được tiến hành về các phương pháp tái chế neodymium và các loại đất hiếm khác.
Thông tin bản quyền
Bài viết gốc ban đầu được xuất bản trên số 1 2023 của tạp chí Porsche Engineering "Porsche Engineering"
Văn bản: Christian Buck
Ảnh: Oriana Fenwick
Bản quyền: Tất cả hình ảnh, video và tập tin âm thanh được xuất bản trong bài viết này đều có bản quyền. Không được phép sao chép toàn bộ hoặc một phần nếu không có sự đồng ý bằng văn bản của Tiến sĩ Ing. hc F. Porsche AG. Vui lòng liên hệ newsroom@porsche.com để biết thêm thông tin.
