Ces dernières années, les mots «éléments des terres raresLes termes « véhicules à énergies nouvelles » et « développement intégré » sont de plus en plus présents dans les médias. Pourquoi ? Cela s'explique principalement par l'attention croissante portée par le pays au développement des industries respectueuses de l'environnement et économes en énergie, ainsi que par l'énorme potentiel d'intégration et de développement des terres rares dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles. Quelles sont les quatre principales applications des terres rares dans les véhicules à énergies nouvelles ?
△ Moteur à aimant permanent à base de terres rares
I
Moteur à aimant permanent à base de terres rares
Le moteur à aimants permanents à terres rares est un nouveau type de moteur à aimants permanents apparu au début des années 1970. Son principe de fonctionnement est identique à celui d'un moteur synchrone à excitation électrique, à la différence que ce dernier utilise un aimant permanent pour remplacer le bobinage d'excitation. Comparés aux moteurs à excitation électrique traditionnels, les moteurs à aimants permanents à terres rares présentent des avantages significatifs : structure simple, fonctionnement fiable, petite taille, légèreté, faibles pertes et rendement élevé. De plus, leur forme et leur taille flexibles en font un moteur très apprécié dans le secteur des véhicules à énergies nouvelles. Les moteurs à aimants permanents à terres rares utilisés dans les automobiles convertissent principalement l'énergie électrique de la batterie en énergie mécanique, entraînant le volant moteur en rotation et le démarrant.
II
Batterie d'alimentation à base de terres rares
Les éléments de terres rares peuvent non seulement participer à la préparation des principaux matériaux d'électrode actuels pour les batteries au lithium, mais également servir de matières premières pour la préparation d'électrodes positives pour les batteries plomb-acide ou les batteries nickel-hydrure métallique.
Batterie lithium : Grâce à l'ajout de terres rares, la stabilité structurelle du matériau est grandement garantie et les canaux tridimensionnels pour la migration active des ions lithium sont également élargis. Cela permet à la batterie lithium-ion préparée d'offrir une meilleure stabilité de charge, une réversibilité du cycle électrochimique et une durée de vie prolongée.
Batterie plomb-acide : des recherches nationales montrent que l'ajout de terres rares améliore la résistance à la traction, la dureté, la résistance à la corrosion et la libération d'oxygène. L'ajout de terres rares au composant actif permet de réduire la libération d'oxygène positif, d'améliorer le taux d'utilisation du matériau actif positif et, par conséquent, d'améliorer les performances et la durée de vie de la batterie.
Batterie nickel-hydrure métallique : La batterie nickel-hydrure métallique présente les avantages d'une capacité spécifique élevée, d'un courant élevé, d'excellentes performances de charge et de décharge et est exempte de pollution. C'est pourquoi elle est qualifiée de « batterie verte » et largement utilisée dans l'automobile, l'électronique et d'autres secteurs. Afin de préserver ses excellentes caractéristiques de décharge à grande vitesse tout en limitant sa durée de vie, le brevet japonais JP2004127549 propose une cathode composée d'un alliage de stockage d'hydrogène à base de terres rares, de magnésium et de nickel.
△ Véhicules à énergie nouvelle
III
Catalyseurs dans les convertisseurs catalytiques ternaires
Il est bien connu que tous les véhicules à énergie nouvelle ne sont pas à émissions nulles, notamment les véhicules hybrides et les véhicules électriques programmables, qui rejettent une certaine quantité de substances toxiques lors de leur utilisation. Afin de réduire les émissions de leurs gaz d'échappement, certains véhicules sont contraints d'installer des convertisseurs catalytiques trois voies dès leur sortie d'usine. Lors du passage des gaz d'échappement à haute température, les convertisseurs catalytiques trois voies améliorent l'activité du CO, des HC et des NOx dans le gaz grâce à l'agent de purification intégré, ce qui permet une oxydoréduction complète et la production de gaz inoffensifs, contribuant ainsi à la protection de l'environnement.
Le catalyseur ternaire est principalement composé de terres rares, qui jouent un rôle essentiel dans le stockage des matériaux, remplacent certains catalyseurs principaux et servent d'auxiliaires catalytiques. Les terres rares utilisées dans le catalyseur de purification des gaz résiduaires sont principalement un mélange d'oxydes de cérium, de praséodyme et de lanthane, riches en terres rares en Chine.
IV
Matériaux céramiques dans les capteurs d'oxygène
Les terres rares possèdent des fonctions uniques de stockage de l'oxygène grâce à leur structure électronique unique. Elles sont souvent utilisées dans la préparation de matériaux céramiques pour les capteurs d'oxygène des systèmes d'injection électronique, améliorant ainsi les performances catalytiques. Le système d'injection électronique est un dispositif d'injection de carburant avancé, adopté par les moteurs à essence sans carburateur, composé principalement de trois éléments principaux : le système d'air, le système d'alimentation en carburant et le système de commande.
Par ailleurs, les terres rares ont également de nombreuses applications dans des pièces telles que les engrenages, les pneus et l'acier de carrosserie. On peut dire que les terres rares sont des éléments essentiels dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles.
Date de publication : 14 juillet 2023