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德国:寻找电动车发动机的稀土替代品

2018/12/19 9:16:49   来源:技术前沿  

八年前,当中国决定大幅削减对稀土的使用时,世界震惊非常大,因为中国肩负着全球约90%的原材料供给。稀土约有17种金属,包括在电动车的发动机里需要的磁性钕和镝。

针对这一变化,德国立即开始思考。迫切需要解决的问题是如何减少对稀土的依赖以及如何减少电动机中稀土的比例?除其他事项外,弗劳恩霍夫研究所专门立项研究,解决工作组织弗劳恩霍夫研究所所长拉尔夫Wehrspohn指出“钕磁铁很好用”。弗劳恩霍夫协会主席解释道“我们已经在整个价值链上采取行动,得到了专业知识” 。所长拉尔夫Wehrspohn也补充“如果我们什么都不做,就在预测全球经济将增长的2030年,我们会遇到瓶颈。”

因此,研究人员的目标是更明智地使用现有的稀土,或寻找替代材料,尤其是镝和钕元素,是某些电动机中使用的磁铁所需要的。而对于永磁同步电动机而言,稀土尤其显得重要,例如现代科纳,保时捷泰康或大众电子高尔夫中使用的永磁同步电机等。不过,在单独激励的异步电动机(包括特斯拉Model S和X,奥迪e-tron quattro,梅赛德斯EQC,雷诺Zoë)中,由于没有永磁体,所以对稀土的需求不大。

弗劳恩霍夫研究的方法是有希望的,科学家结合所有的可能性,研制出稀土存储系统,然后降低引擎对原本所需的镝和钕的需求量,约能减掉原需求量的20%。

除此之外,研究人员还参与了永磁体的制造过程,这些被制造的永磁体出现在日产Leaf,特斯拉Model 3或Harley-Davidson的新型“LiveWire”电动摩托车。“我们已经学到了很多,并开发了一种减少稀土用量的方法,”Wehrspohn继续说道。十年前,一辆乘用车的所有电动马达重达四公斤。今天它只有两公斤。“这是一个巨大的成功。”

根据弗劳恩霍夫研究所的说法,过去在电动车窗中的许多稀土都可以被其他材料所取代。此外,德国科学家还发现了一些不含稀土但也可以成为磁铁的物质。

电动机回收市场

除了找到减少稀土需求的方法之外,弗劳恩霍夫科学家们还关注发动机的智能设计,并研究如何促进稀土的回收再利用:研究人员设计了一种从汽车或风力涡轮机中回收永久磁铁的程序,这样一来,纯氢可以被粉碎成微小颗粒,经过重新浇注即可再次使用,研究结果显示,这种程序使得新磁铁和回收磁铁性能差仅在4%左右的区间。

    不过,弗劳恩霍夫Wehrspohn教授指出了实现上述磁铁回收再利用程序的难题,“在德国的垃圾场,只有登记着约20%配额的废弃电动汽车。”“大多数车辆出口到国外,因此也废弃在外面,对于锂电池和稀土的回收再利用,这是一个巨大的利润丰厚的市场”。

 


关键词:德国  稀土  发动机  
(编辑:oyh
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