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關於馬達磁鐵原料:稀土是否稀有?Porsche闡述了當前狀況

Written by: Bear

釹以及其他稀土元素成就了具有高功率和高轉矩密度的電機。所幸,這些重要原料並不像它們的名稱所示的那麼稀有。為了滿足未來不斷增加的需求量,科學家們已開始研究新的回收方式。

只要談到電動車,「稀土」這個關鍵詞很快就會出現。對於化學家來說,「稀土」意味著元素週期表上的17種「稀土金屬」,例如:鑭、鐠、釹、鋱、鏑和鐲。其中一些在電動車的電機和電池裡發揮著重要作用。 例如:在牽引電機的磁鐵裡,除了鐵之外,就還含有大約30%的稀土金屬。這裡的稀土金屬主要是釹,但也含有鏑和鋱。它們的優勢在於:即便是尺寸極小的磁鐵,也能產生強大的磁場,非常有利於電動驅動系統。

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釹(Neodym)

Porsche Engineering的電機專業項目工程師Dr. Rafal Piotuch解釋說,「歸功於磁鐵裡的稀土金屬,永磁同步電機可以達到極高的功率密度和轉矩密度,從而提高整個驅動系統的效率。其他磁鐵原料,例如:鐵氧體,雖然不需要用到稀土,卻會導致電機在重量和安裝空間方面有所欠缺。」

一些電動車則採用異步電機來取代永磁同步電機。然而,兩者都無法達到像使用稀土金屬磁鐵的電機那樣高的功率密度和性能。出於這個原因,特別是對於高性能電動跑車,釹、鏑和鋱大概不會這麼快被取代。

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鏑(Dysprosium)

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鋱(Terbium)

現在的問題仍然是:稀土真的很稀有嗎?

不,它們並不稀有,有些稀土在地球上的儲量甚至比鉛更豐富。2021年,全球生產了將近28萬噸稀土氧化物。Porsche Engineering的電機計算專業專案工程師Matthias Böger解釋說,「然而,開採稀土非常費力。稀土是透過複雜的工藝過程從礦石中提煉出來的。方法是將稀土氧化物從礦石中分離出來,然後再將其轉化為純金屬。」

再者:全世界的礦床分佈並不均勻,少數幾個國家掌握了極大部分的礦藏量。未來市場對於稀土的需求可能急劇增加。據估計,到2040年,僅用於牽引電機的需求量,全球就將增加到2018年需求量的20倍。此外,風力發電機也需要這些原料,這個領域的需求預計將同期增加4倍。為確保長期穩定供應,目前科學界正在深入研究釹和其他稀土的回收方式。

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