Неодимът и други редкоземни елементи позволяват двигатели с висока мощност и висока плътност на въртящия момент. За щастие тези жизненоважни съставки не са толкова редки, колкото подсказват имената им. За да отговорят на непрекъснато нарастващото търсене в бъдеще, учените започнаха да изследват нови методи за рециклиране.
Щом става въпрос за електрически превозни средства, скоро ще се появи ключовата дума „редкоземни елементи“. За химиците „редкоземни метали“ означава един от 17-те „редкоземни метали“ в периодичната таблица, като лантан, празеодим, неодим, тербий, диспрозий и лутеций. Някои от тях играят важна роля в двигателите и батериите на електрически превозни средства. Например в магнитите на тяговите двигатели освен желязото се съдържат и около 30 процента редкоземни метали. Редкоземните метали тук са главно неодим, но също диспрозий и тербий. Тяхното предимство: Дори магнити с изключително малки размери могат да генерират мощни магнитни полета, които са много полезни за електрическите задвижващи системи.
„Благодарение на редкоземните метали в магнитите, синхронните двигатели с постоянен магнит могат да постигнат изключително висока мощност и плътност на въртящия момент, като по този начин повишават ефективността на цялата задвижваща система.“ Рафаел Пиотух, проектен инженер за електрически двигатели в Porsche Engineering, д-р Рафал Пиотух (д-р Рафал Пиотух) обясни: „Други магнитни материали, като ферит, не изискват използването на редкоземни елементи, но те ще доведат до липса на тегло и място за монтаж в двигателя." Някои електрически превозни средства използват асинхронни двигатели, за да заменят синхронния двигател с постоянен магнит. Въпреки това нито един от тях не може да постигне високата плътност на мощността и производителността на двигателите, използващи магнити от редкоземни метали. Поради тази причина, особено в спортните автомобили, неодимът, диспрозият и тербият вероятно няма да бъдат заменени толкова скоро.
Остава въпросът: редкоземните елементи наистина ли са редки? Не, те не са редки и някои редкоземни елементи са дори по-разпространени на Земята от оловото; през 2021 г. в световен мащаб са произведени близо 280 000 тона редкоземни оксиди. „Въпреки това, добивът на редкоземни елементи е много трудоемък“, обяснява Матиас Бьогер, инженер по проекти, специализиран в компютрите с електрически двигатели в Porsche Engineering. "Редкоземните елементи се извличат от руди в сложен процес. Редкоземните оксиди се отделят от рудата, която след това се превръща в чисти метали."
Освен това: разпределението на минералните находища в света не е равномерно и няколко страни са усвоили голяма част от минералните находища. Бъдещото пазарно търсене на редкоземни елементи може да нарасне рязко. Изчислено е, че до 2040 г. глобалното търсене само на тягови двигатели ще се увеличи до 20 пъти в сравнение с търсенето през 2018 г. В допълнение, вятърните генератори също се нуждаят от тези суровини и се очаква търсенето в тази област да се увеличи 4 пъти през същия период. За да се осигури дългосрочно стабилно снабдяване, в момента се провеждат интензивни изследвания върху методите за рециклиране на неодим и други редкоземни елементи.
Информация за авторските права
Оригиналната статия първоначално е публикувана в брой 1 2023 на списанието на Porsche Engineering „Porsche Engineering“
Текст: Кристиан Бък
Снимка: Ориана Фенуик
Авторски права: Всички изображения, видеоклипове и аудио файлове, публикувани в тази статия, са обект на авторски права. Възпроизвеждането изцяло или частично не е разрешено без писменото съгласие на Dr. Ing. hc F. Porsche AG. Моля, свържете се с newsroom@porsche.com за допълнителна информация.
