Η Tesla Motors μπορεί να εξετάσει το ενδεχόμενο να αντικαταστήσει τους μαγνήτες σπάνιων γαιών με φερρίτες χαμηλής απόδοσης

Λόγω ζητημάτων της εφοδιαστικής αλυσίδας και περιβαλλοντικών ανησυχιών, το τμήμα κινητήρων της Tesla εργάζεται για την αφαίρεση των μαγνητών σπάνιων γαιών από τους ηλεκτρικούς κινητήρες και αναζητά εναλλακτικές λύσεις.

 

Η Tesla δεν έχει εφεύρει ακόμη ένα εντελώς νέο υλικό μαγνήτη, επομένως μπορεί να χρησιμοποιήσει την υπάρχουσα τεχνολογία για λίγο, πιθανότατα να χρησιμοποιεί φθηνούς και εύκολους στην κατασκευή φερρίτες.

 

Τοποθετώντας προσεκτικά τους μαγνήτες φερρίτη και προσαρμόζοντας άλλες πτυχές του σχεδιασμού του κινητήρα, πολλές από τις ιδιότητες των κινητήρων σπάνιων γαιών μπορούν να αναπαραχθούν. Σε αυτή την περίπτωση, το βάρος του κινητήρα έχει αυξηθεί μόνο κατά περίπου 30 τοις εκατό, που είναι αυτό σε σχέση με το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου

Η διαφορά μπορεί να είναι μικρή.

Το νέο υλικό μαγνήτη πρέπει να έχει τα ακόλουθα τρία βασικά χαρακτηριστικά: 1) πρέπει να είναι μαγνητικό: 2) να συνεχίζει να είναι μαγνητικό παρουσία άλλων μαγνητικών πεδίων. 3) Μπορεί να αντέξει υψηλή θερμοκρασία.

 

Τα νέα της Tencent Technology News, η κατασκευαστής ηλεκτρικών αυτοκινήτων Tesla είπε ότι οι κινητήρες των αυτοκινήτων της δεν θα χρησιμοποιούν πλέον στοιχεία σπάνιων γαιών, πράγμα που σημαίνει ότι οι μηχανικοί που γεύονται το Tesla θα πρέπει να απελευθερώσουν τη δημιουργικότητά τους για να βρουν εναλλακτικές.

 

Τον περασμένο μήνα, στην εκδήλωση της Tesla's Investor Day, ο Elon Musk κυκλοφόρησε το "Master Plan Part III". Ανάμεσά τους, υπάρχει Μια μικρή λεπτομέρεια που προκάλεσε σάλο στον χώρο της φυσικής. Ο Colin Campbell, στέλεχος στο τμήμα κινητήρων της Tesla, ανακοίνωσε ότι η ομάδα του εργάζεται για την αφαίρεση των μαγνητών σπάνιων γαιών από τους κινητήρες οφείλεται σε προβλήματα στην αλυσίδα εφοδιασμού και σε υπερβολικές αρνητικές επιπτώσεις από την παραγωγή μαγνητών σπάνιων γαιών.

Για να το πετύχει αυτό, ο Campbell παρουσίασε δύο διαφάνειες που περιελάμβαναν τρία μυστηριώδη υλικά που ονομάστηκαν έξυπνα για σπάνια γη 1, σπάνια γη 2 και σπάνια γη 3. Η πρώτη διαφάνεια αντιπροσωπεύει την τρέχουσα κατάσταση του Tesla, που χρησιμοποιεί από μισό κιλό έως 10 γραμμάρια σε κάθε όχημα. Στη δεύτερη διαφάνεια, ο αριθμός των στοιχείων σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται μειώνεται στο μηδέν.

 

Για τους μαγνητιστές που μελετούν τη μαγική δύναμη ορισμένων υλικών λόγω της κίνησης των ηλεκτρονίων, η ταυτότητα της σπάνιας γης 1 είναι εύκολο να εντοπιστεί, αυτό είναι το νεοδύμιο. Όταν προστίθεται σε κοινά στοιχεία όπως ο σίδηρος και το βόριο, αυτό το μέταλλο μπορεί να βοηθήσει στη δημιουργία ενός ισχυρού, πάντα ενεργού μαγνητικού πεδίου. Αλλά λίγα υλικά έχουν αυτή την ποιότητα, παράγοντας αυτοκίνητα Tesla που είναι αρκετά μεγάλα για να μετακινούν ουλές άνω των 2,{3}} κιλών, και τα μαγνητικά πεδία πολλών άλλων πραγμάτων, από βιομηχανικά ρομπότ έως μαχητικά αεροσκάφη, έχουν λιγότερα στοιχεία σπάνιων γαιών. Αν μετράει ο Τέσλα

Για να αφαιρέσετε νεοδύμιο και άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών από τον κινητήρα, ποιον μαγνήτη θα χρησιμοποιήσει αντ' αυτού;

 

Ένα πράγμα είναι σίγουρο για τους φυσικούς: ο Τέσλα δεν εφηύρε ένα εντελώς νέο υλικό μαγνήτη. Ο Andy Blackburn, εκτελεστικός αντιπρόεδρος στρατηγικής της NIron Magnetics, δήλωσε: «Σε περισσότερα από 100 χρόνια, μπορεί να έχουμε μόνο λίγες ευκαιρίες να αποκτήσουμε νέους εμπορικούς μαγνήτες». Η NIronMagnetics είναι μια από τις λίγες νεοφυείς επιχειρήσεις που προσπαθούν να αδράξουν την επόμενη ευκαιρία.

 

Ο Blackburn και άλλοι πιστεύουν ότι είναι πιο πιθανό η Tesla να έχει αποφασίσει να χρησιμοποιήσει έναν πολύ λιγότερο ισχυρό μαγνήτη Will be it. Μεταξύ των πολλών δυνατοτήτων, ο πιο προφανής υποψήφιος είναι ο φερρίτης: ένα κεραμικό που αποτελείται από σίδηρο και οξυγόνο, με μια μικρή ποσότητα μετάλλου, όπως το στρόντιο, αναμιγνύεται. Είναι φθηνό και εύκολο στην κατασκευή του σε όλο τον κόσμο από τη δεκαετία του '50 του 20ου αιώνα

Οι πόρτες του ψυγείου κατασκευάζονται με αυτόν τον τρόπο.

 

Αλλά κατ' όγκο, οι φερρίτες είναι μόνο το ένα δέκατο του μαγνητισμού των μαγνητών νεοδυμίου, γεγονός που εγείρει νέα ερωτήματα. Ο πρώτος εκτελεστικός διευθυντής της Tesla, Elon Musk, ήταν πάντα γνωστός ότι ήταν ασυμβίβαστος, αλλά αν η Tesla πρόκειται να στραφεί στον φερρίτη, φαίνεται ότι πρέπει να κάνει κάτι

Κάποιες παραχωρήσεις. Είναι εύκολο να σκεφτούμε ότι οι μπαταρίες είναι η δύναμη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, αλλά στην πραγματικότητα είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός που οδηγεί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Δεν είναι τυχαίο ότι τόσο η εταιρεία Tesla όσο και η μαγνητική μονάδα «Tesla» ονομάζονται από το ίδιο πρόσωπο. Όταν τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσα από τα καλώδια του κινητήρα Κατά την περιστροφή, δημιουργούν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ωθεί την αντίθετη μαγνητική δύναμη, αναγκάζοντας τον άξονα του κινητήρα να οδηγεί τους τροχούς να περιστρέφονται.

Για τους πίσω τροχούς των οχημάτων Tesla, αυτές οι δυνάμεις παρέχονται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα με μόνιμο μαγνήτη, ο οποίος είναι ένας τύπος κινητήρα που έχει ένα παράξενο υλικό που σταθεροποιεί ένα μαγνητικό πεδίο χωρίς καμία είσοδο ρεύματος, χάρη στην έξυπνη περιστροφή ηλεκτρονίων γύρω από τα άτομα. Η Special Sla άρχισε να προσθέτει αυτούς τους μαγνήτες στα αυτοκίνητα πριν από περίπου πέντε χρόνια για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας χωρίς να αναβαθμίσει το εύρος της μπαταρίας και να αυξήσει τη ροπή. Πριν από αυτό, η εταιρεία χρησιμοποιούσε επαγωγικούς κινητήρες που κατασκευάζονταν γύρω από ηλεκτρομαγνήτες, μέσω των οποίων περνούσαν ηλεκτρομαγνήτες

Ο μαγνητισμός παράγεται από την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά τα μοντέλα με κινητήρα που τοποθετείται μπροστά εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτό το μοντέλο σήμερα.

 

Η κίνηση του Tesla να εγκαταλείψει τις σπάνιες γαίες και τους μαγνήτες μπορεί να φαίνεται λίγο περίεργη. Οι εταιρείες αυτοκινήτων έχουν συχνά εμμονή με την ξηρή απόδοση, ειδικά στην περίπτωση των ηλεκτρικών οχημάτων, εξακολουθούν να αγωνίζονται να πείσουν τους οδηγούς να ξεπεράσουν το φόβο τους για την αυτονομία. Αλλά με τους κατασκευαστές αυτοκινήτων

Η επέκταση της παραγωγής ηλεκτρικών οχημάτων αρχίζει και πολλά έργα που προηγουμένως θεωρούνταν πολύ αναποτελεσματικά επανεμφανίζονται.

 

Αυτό ώθησε τις αυτοκινητοβιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένης της Tesla, να παράγουν περισσότερα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP). Με αυτές τις μπαταρίες που περιέχουν στοιχεία όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο τείνουν να έχουν μικρότερη εμβέλεια από τις μπαταρίες. Αυτή είναι μια παλαιότερη τεχνολογία,

Μεγαλύτερο βάρος και μικρότερη χωρητικότητα αποθήκευσης. Το τρέχον Μοντέλο 3, που τροφοδοτείται από ισχύ χαμηλής ταχύτητας, έχει αυτονομία 272 μιλίων (περίπου 438 km), ενώ το μοντέλο S μεγάλης εμβέλειας με πιο προηγμένες μπαταρίες μπορεί να φτάσει τα 400 μίλια (640 km). Αλλά η υιοθέτηση μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορεί να είναι μια πιο σοφή εμπορική επιλογή, καθώς αποφεύγει τη χρήση ακριβότερων ή και υπαρξιακών μπαταριών Υλικό πολιτικού κινδύνου.

 

Είναι απίθανο η Tesla απλώς να αντικαταστήσει τους μαγνήτες, όπως οι φερρίτες, με κάτι χειρότερο, όμως, και τίποτα άλλο να αλλάξει. Η φυσική Alena Vishna από το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα είπε: "Θα μεταφέρετε ένα τεράστιο κομμάτι μαγνητισμού σε ένα σίδερο αυτοκινήτου."

 

Σε ένα μοντέλο υπολογιστή, η εταιρεία υλικών Proterial προσδιόρισε πρόσφατα, τοποθετώντας προσεκτικά τον μαγνήτη φερρίτη και ρυθμίζοντας το σετ κινητήρα Σε άλλες πτυχές, μπορούν να αναπαραχθούν πολλοί δείκτες απόδοσης κινητήρων σπανίων γαιών. Σε αυτήν την περίπτωση, μόνο το βάρος του κινητήρα Με αύξηση περίπου 30 τοις εκατό, η διαφορά μπορεί να είναι μικρή σε σχέση με το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου.

 

Παρά αυτούς τους πονοκεφάλους, οι εταιρείες αυτοκινήτων έχουν πολλούς λόγους να εγκαταλείψουν τα στοιχεία σπάνιων γαιών, αλλά μόνο εάν το κάνουν Εάν μπορείτε να το κάνετε. Η αξία ολόκληρης της αγοράς σπάνιων γαιών είναι περίπου η ίδια με την αμερικανική αγορά αυγών και θεωρητικά, τα γουάν Primes σπανίων γαιών μπορούν να εξορυχθούν, να υποστούν επεξεργασία και να μετατραπούν σε μαγνητισμό σε όλο τον κόσμο, αλλά στην πραγματικότητα υπάρχουν πολλές προκλήσεις σε αυτές τις διαδικασίες.

 

Ο Thomas Krummer, αναλυτής ορυκτών και δημοφιλής blogger ρολογιών σπάνιων γαιών, είπε: "Αυτό είναι μια συμφωνία 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αλλά η αξία των προϊόντων που δημιουργούνται ετησίως κυμαίνεται μεταξύ 2 τρισεκατομμυρίων και 3 τρισεκατομμυρίων δολαρίων, που είναι ένας τεράστιος μοχλός. Αυτοκίνητο Είναι επίσης αλήθεια ότι, ακόμη και αν περιέχουν μόνο μερικά κιλά αυτής της ουσίας, η αφαίρεσή τους σημαίνει ότι τα αυτοκίνητα δεν μπορούν πλέον να το ξανασχεδιάσουν ο κινητήρας.

 

Οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ευρώπη προσπαθούν να διαφοροποιήσουν αυτήν την αλυσίδα εφοδιασμού. Τα ορυχεία σπάνιων γαιών της Καλιφόρνια, τα οποία έκλεισαν στις αρχές του 21ου αιώνα, άνοιξαν ξανά πρόσφατα

Πρώην προμήθεια του 15 τοις εκατό των σπάνιων γαιών του κόσμου. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι κυβερνητικές υπηρεσίες, ειδικά το Υπουργείο Άμυνας, χρειάζονται εξοπλισμό όπως αεροσκάφη και δορυφόρους

Παρέχοντας ισχυρούς μαγνήτες, επιθυμούν να επενδύσουν σε αλυσίδες εφοδιασμού τόσο στο εσωτερικό όσο και σε περιοχές όπως η Ιαπωνία και η Ευρώπη. Αλλά λαμβάνοντας υπόψη την επιτυχία Αυτή είναι μια αργή διαδικασία που διαρκεί χρόνια ή και δεκαετίες. Ταυτόχρονα, αυξάνεται επίσης η ζήτηση για ενσωμάτωση μαγνητών σε εργαλεία απανθρακοποίησης όπως αυτοκίνητα και ανεμογεννήτριες.

Σύμφωνα με το ινστιτούτο έρευνας αγοράς AdamasIntelligence, το 12 τοις εκατό των σπάνιων γαιών χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε ηλεκτρικά οχήματα, η οποία είναι μια νέα αγορά. Ταυτόχρονα, οι τιμές των σπάνιων γαιών συχνά παρουσιάζουν άγριες διακυμάνσεις και οι εξωτερικές εταιρείες συχνά δεν μπορούν να προβλέψουν αυτούς τους παράγοντες

Πεδιάδα.

 

Ο Jim Chelikowski, ένας φυσικός που μελετά τα μαγνητικά υλικά στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, είπε ότι συνοπτικά, εάν βρίσκεστε σε μια βιομηχανία όπου μπορούν να βρεθούν εναλλακτικά προϊόντα, αυτό θα μπορούσε να είναι εξαιρετικό. Αλλά είπε ότι η αναζήτηση ήταν καλύτερη από τον φερρίτη Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για καλύτερες εναλλακτικές λύσεις για τους μαγνήτες σπάνιων γαιών. Η πρόκληση είναι να βρεθεί ένα υλικό με τρία βασικά χαρακτηριστικά: 1) πρέπει να είναι μαγνητικό. 2) συνεχίζει να είναι μαγνητικό παρουσία άλλων μαγνητικών πεδίων. και 3) αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι θερμικοί μαγνήτες δεν είναι πλέον μαγνήτες.

 

Οι ερευνητές γνωρίζουν πολύ καλά ποια χημικά στοιχεία δημιουργούν καλούς μαγνήτες, αλλά υπάρχουν εκατομμύρια δυνητικές ατομικές διευθετήσεις Seed. Μερικοί αποκαλούμενοι κυνηγοί μαγνητών ακολουθούν την προσέγγιση να ξεκινήσουν με εκατοντάδες χιλιάδες πιθανά υλικά και να εξαλείψουν αυτά που περιέχουν σπάνιες γαίες και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν τη μηχανική μάθηση για να προβλέψουν τις μαγνητικές ιδιότητες του υπόλοιπου υλικού. Στα τέλη του περασμένου έτους, οι Chelikows Key et al. χρησιμοποίησε το σύστημα για να δημιουργήσει ένα νέο εξαιρετικά μαγνητικό υλικό που περιέχει κοβάλτιο. Συχνά η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η εύρεση νέων μαγνητών που είναι εύκολο να κατασκευαστούν. Ο Vicina του Πανεπιστημίου της Ουψάλα εξήγησε ότι ορισμένοι μαγνήτες που αναπτύχθηκαν πρόσφατα, όπως αυτοί που περιέχουν μαγγάνιο, είναι πολλά υποσχόμενοι αλλά ασταθείς. Σε άλλες περιπτώσεις, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ένα υλικό είναι εξαιρετικά μαγνητικό, αλλά δεν μπορεί να κατασκευαστεί μαζικά. Αυτά περιλαμβάνουν τον τετραγωνίτη, μια ένωση νικελίου-σιδήρου που βρίσκεται μόνο από μετεωρίτες που πρέπει να υποβληθούν σε αργή ψύξη χιλιάδων ετών για να διευθετήσουν με ακρίβεια τα άτομα του στη σωστή κατάσταση. Στο εργαστήριο, οι προσπάθειες για την ταχύτερη προώθηση της διαδικασίας συνεχίζονται, αλλά δεν έχουν ακόμη καρπούς.

 

Magnet startup Niron: Αντιγράψτε όλα και αναζητήστε μερικά. Η εταιρεία λέει ότι παράγει μαγνήτες νιτριδίου του σιδήρου θεωρητικά σε σύγκριση με το νεοδύμιο που είναι πιο μαγνητικό. Αλλά είναι επίσης ένα πτητικό υλικό που είναι δύσκολο να κατασκευαστεί και να διατηρηθεί στην επιθυμητή μορφή. Η Blackburn είπε ότι η εταιρεία σημειώνει πρόοδο, αλλά δεν μπορεί να παράγει μαγνήτες αρκετά ισχυρούς για την επόμενη γενιά αυτοκινήτων της Tesla. Το πρώτο βήμα, λέει, είναι να τοποθετηθεί ο νέος μαγνήτης σε μικρότερες συσκευές όπως τα ηχητικά συστήματα.

 

Ο Thomas Krummer, αναλυτής ορυχείων και δημοφιλής blogger ρολογιών σπάνιων γαιών, είπε ότι δεν είναι σαφές εάν άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες θα ακολουθούσαν την κίνηση της Tesla να εγκαταλείψει τις σπάνιες γαίες. Ορισμένες εταιρείες μπορεί να επιμείνουν να κάνουν τα εθνικά διαπιστευτήρια να κινούνται προσεκτικά ενώ κάποια άλλη

Αντιγραφή Επιλογή όλων και αναζήτηση για ορισμένες εταιρείες θα χρησιμοποιήσει την επαγωγή για να μετακινήσει τα πράγματα του Yunshan Zhoukou. Ακόμη και η Tesla θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μερικά γραμμάρια σπάνιων γαιών σε μελλοντικά αυτοκίνητα, διάσπαρτα σε μέρη όπως αυτόματα παράθυρα, υδραυλικό τιμόνι και υαλοκαθαριστήρες.

 

Στην εκδήλωση της Tesla's Investor Day, η διαφάνεια που συγκρίνει το περιεχόμενο σπάνιων γαιών στην πραγματικότητα συνέκρινε ένα ολόκληρο αυτοκίνητο τρέχουσας γενιάς με ένα ολόκληρο αυτοκίνητο τρέχουσας γενιάς Συγκρίθηκαν μελλοντικοί κινητήρες, κάτι που θα μπορούσε να είναι διαφημιστικό κόλπο. Λύσεις όπως το Tesla βρίσκονται σε εξέλιξη, η αντικατάσταση υλικών σπάνιων γαιών σε κινητήρες μπορεί να είναι καλό, αλλά όπως λέει ο Krummer, "Φοβάμαι ότι δεν έχουμε αρκετό χρόνο".

 

ΤΕΛΟΣ