Neodüüm ja muud haruldased muldmetallid võimaldavad kasutada suure võimsusega ja suure pöördemomenditihedusega mootoreid. Õnneks pole need olulised koostisosad nii haruldased, kui nende nimed võiksid oletada. Tulevikus üha kasvava nõudluse rahuldamiseks on teadlased asunud uurima uusi taaskasutusmeetodeid.
Niikaua kui jutt käib elektrisõidukitest, ilmub peagi märksõna "haruldased muldmetallid". Keemikute jaoks tähendab "haruldased muldmetallid" ühte perioodilisuse tabeli 17 "haruldasest muldmetallist", nagu lantaan, praseodüüm, neodüüm, terbium, düsproosium ja luteetsium. Mõned neist mängivad olulist rolli elektrisõidukite mootorites ja akudes. Näiteks veomootorite magnetites sisaldab see lisaks rauale ka umbes 30 protsenti haruldasi muldmetalle. Haruldased muldmetallid on siin peamiselt neodüüm, aga ka düsproosium ja terbium. Nende eelis: isegi väga väikeste mõõtmetega magnetid võivad tekitada võimsaid magnetvälju, mis on elektriajamisüsteemide jaoks väga kasulikud.
"Tänu magnetites sisalduvatele haruldastele muldmetallidele suudavad püsimagnetitega sünkroonmootorid saavutada äärmiselt kõrge võimsuse ja pöördemomendi tiheduse, suurendades seeläbi kogu ajamisüsteemi efektiivsust." Raphael Piotuch, Porsche Engineeringi elektrimootorite projektiinsener Dr. Rafal Piotuch (dr. Rafal Piotuch) selgitas: "Muud magnetmaterjalid, nagu ferriit, ei nõua haruldaste muldmetallide kasutamist, kuid need põhjustavad kaalupuuduse. ja paigaldusruum mootoris." Mõned elektrisõidukid kasutavad püsimagnetiga sünkroonmootori asendamiseks asünkroonmootoreid. Kuid kumbki ei suuda saavutada haruldaste muldmetallide magneteid kasutades mootorite suurt võimsustihedust ja jõudlust. Sel põhjusel, eriti sportautodes, ilmselt niipea välja ei vahetata neodüümi, düsproosiumi ja terbiumi.
Jääb küsimus: kas haruldased muldmetallid on tõesti haruldased? Ei, need pole haruldased ja mõningaid haruldasi muldmetallisid leidub Maal isegi rohkem kui pliid; 2021. aastal toodeti maailmas ligi 280,{2}} tonni haruldasi muldmetallide oksiide. "Kuid haruldaste muldmetallide kaevandamine on väga töömahukas," selgitab Porsche Engineeringi elektrimootorite andmetöötlusele spetsialiseerunud projektiinsener Matthias Böger. "Haruldased muldmetallid ekstraheeritakse maakidest keerulise protsessi käigus. Haruldased muldmetallid eraldatakse maagist, mis seejärel muudetakse puhasteks metallideks."
Veelgi enam: maavarade maardlate jaotus maailmas ei ole ühtlane ja vähesed riigid on valdanud suure osa maavaradest. Tulevane turunõudlus haruldaste muldmetallide järele võib järsult kasvada. Hinnanguliselt kasvab 2040. aastaks ülemaailmne nõudlus ainuüksi veomootorite järele 20 korda suuremaks kui 2018. aasta nõudlus. Lisaks vajavad neid tooraineid ka tuuleelektritootjad ning nõudlus selles valdkonnas kasvab samal perioodil eeldatavasti 4 korda. Pikaajalise stabiilse tarne tagamiseks on praegu käimas intensiivsed uuringud neodüümi ja teiste haruldaste muldmetallide taaskasutusmeetodite kohta.
Autoriõiguse teave
Algne artikkel avaldati Porsche Engineering ajakirja "Porsche Engineering" numbris 1 2023
Tekst: Christian Buck
Foto: Oriana Fenwick
Autoriõigus: kõik selles artiklis avaldatud pildid, videod ja helifailid on autoriõigusega kaitstud. Täielik või osaline reprodutseerimine ei ole lubatud ilma Dr. Ing. kirjaliku nõusolekuta. hc F. Porsche AG. Lisateabe saamiseks võtke ühendust newsroom@porsche.com-ga.
