Nos últimos anos, as palavras “elementos de terras raras", "veículos de nova energia" e "desenvolvimento integrado" têm aparecido cada vez mais na mídia. Por quê? Isso se deve principalmente à crescente atenção dada pelo país ao desenvolvimento de indústrias de proteção ambiental e economia de energia, e ao enorme potencial para a integração e o desenvolvimento de elementos de terras raras na área de veículos de nova energia. Quais são as quatro principais direções de aplicação de elementos de terras raras em veículos de nova energia?
△ Motor de ímã permanente de terras raras
I
Motor de ímã permanente de terras raras
O motor de ímã permanente de terras raras é um novo tipo de motor de ímã permanente que surgiu no início da década de 1970. Seu princípio de funcionamento é o mesmo de um motor síncrono eletricamente excitado, exceto que o primeiro utiliza um ímã permanente para substituir o enrolamento de excitação. Comparados aos motores elétricos de excitação tradicionais, os motores de ímã permanente de terras raras apresentam vantagens significativas, como estrutura simples, operação confiável, tamanho pequeno, peso leve, baixas perdas e alta eficiência. Além disso, o formato e o tamanho do motor podem ser projetados de forma flexível, o que o torna altamente valorizado no campo de veículos de nova energia. Os motores de ímã permanente de terras raras em automóveis convertem principalmente a energia elétrica da bateria em energia mecânica, acionando o volante do motor para girar e dar partida no motor.
II
Bateria de energia de terras raras
Os elementos de terras raras não só podem participar da preparação dos principais materiais de eletrodos atuais para baterias de lítio, mas também servir como matérias-primas para a preparação de eletrodos positivos para baterias de chumbo-ácido ou baterias de níquel-hidreto metálico.
Bateria de lítio: Devido à adição de elementos de terras raras, a estabilidade estrutural do material é amplamente garantida, e os canais tridimensionais para migração ativa de íons de lítio também são expandidos até certo ponto. Isso permite que a bateria de íons de lítio preparada tenha maior estabilidade de carga, reversibilidade do ciclo eletroquímico e maior vida útil do ciclo.
Bateria de chumbo-ácido: pesquisas nacionais mostram que a adição de terras raras contribui para melhorar a resistência à tração, a dureza, a resistência à corrosão e a liberação de oxigênio. A adição de terras raras ao componente ativo pode reduzir a liberação de oxigênio positivo, melhorar a taxa de utilização do material ativo positivo e, assim, melhorar o desempenho e a vida útil da bateria.
Bateria de níquel-hidreto metálico: A bateria de níquel-hidreto metálico possui as vantagens de alta capacidade específica, alta corrente, bom desempenho de carga e descarga e ausência de poluição, sendo, portanto, chamada de "bateria verde" e amplamente utilizada em automóveis, eletrônicos e outros setores. Para manter as excelentes características de descarga em alta velocidade da bateria de níquel-hidreto metálico, inibindo a degradação de sua vida útil, a patente japonesa JP2004127549 introduz que o cátodo da bateria pode ser composto por uma liga de armazenamento de hidrogênio à base de níquel e magnésio de terras raras.
△ Veículos de nova energia
III
Catalisadores em conversores catalíticos ternários
Como é sabido, nem todos os veículos de nova energia conseguem atingir zero emissões, como veículos elétricos híbridos e veículos elétricos programáveis, que liberam uma certa quantidade de substâncias tóxicas durante o uso. Para reduzir as emissões dos gases de escape dos automóveis, alguns veículos são obrigados a instalar conversores catalíticos de três vias ao saírem da fábrica. Quando os gases de escape de alta temperatura passam, os conversores catalíticos de três vias aumentam a atividade de CO, HC e NOx no gás através do agente de purificação integrado, para que possam completar a oxidação-redução e gerar gases inofensivos, o que contribui para a proteção ambiental.
O principal componente do catalisador ternário são os elementos de terras raras, que desempenham um papel fundamental no armazenamento de materiais, na substituição de alguns dos catalisadores principais e como auxiliares catalíticos. As terras raras utilizadas no catalisador de purificação do gás residual são principalmente uma mistura de óxido de cério, óxido de praseodímio e óxido de lantânio, minerais ricos em terras raras na China.
IV
Materiais cerâmicos em sensores de oxigênio
Elementos de terras raras possuem funções únicas de armazenamento de oxigênio devido à sua estrutura eletrônica única e são frequentemente utilizados na preparação de materiais cerâmicos para sensores de oxigênio em sistemas de injeção eletrônica de combustível, resultando em melhor desempenho catalítico. O sistema de injeção eletrônica de combustível é um dispositivo avançado de injeção de combustível adotado por motores a gasolina sem carburador, composto principalmente por três partes principais: sistema de ar, sistema de combustível e sistema de controle.
Além disso, os elementos de terras raras também têm uma ampla gama de aplicações em peças como engrenagens, pneus e aço para carrocerias. Pode-se dizer que as terras raras são elementos essenciais no campo de veículos de novas energias.
Data de publicação: 14 de julho de 2023