Neodimyum ve diğer nadir toprak elementleri, motorların yüksek güce ve yüksek tork yoğunluğuna sahip olmasını sağlar. Neyse ki bu hayati bileşenler, adlarından da anlaşılabileceği kadar nadir değildir. Gelecekte giderek artan talebi karşılayabilmek için bilim insanları yeni geri dönüşüm yöntemleri araştırmaya başladılar.
Elektrikli araçlar söz konusu olduğunda “nadir toprak” anahtar kelimesi yakında karşımıza çıkacak. Kimyacılara göre "nadir toprak", periyodik tablodaki lantan, praseodim, neodim, terbiyum, disprosyum ve lutesyum gibi 17 "nadir toprak metalinden" biri anlamına gelir. Bazıları elektrikli araçların motorlarında ve akülerinde önemli rol oynuyor. Örneğin cer motorlarının mıknatıslarında demirin yanı sıra yüzde 30 civarında nadir toprak metalleri de bulunur. Buradaki nadir toprak metalleri çoğunlukla neodimyumun yanı sıra disprosyum ve terbiyumdur. Avantajları: Son derece küçük boyutlara sahip mıknatıslar bile elektrikli tahrik sistemleri için çok faydalı olan güçlü manyetik alanlar üretebilir.
"Mıknatıslardaki nadir toprak metalleri sayesinde, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar son derece yüksek güç ve tork yoğunluklarına ulaşabiliyor, böylece tüm tahrik sisteminin verimliliği artıyor." Porsche Engineering'de elektrik motorları proje mühendisi olan Raphael Piotuch, Dr. Rafal Piotuch (Dr. Rafal Piotuch) şöyle açıkladı: "Ferrit gibi diğer mıknatıs malzemeleri, nadir toprak elementlerinin kullanımını gerektirmez, ancak bunlar ağırlık kaybına yol açacaktır. ve motordaki kurulum alanı." Bazı elektrikli araçlar, sabit mıknatıslı senkron motoru değiştirmek için asenkron motorlar kullanır. Ancak hiçbiri nadir toprak metal mıknatısları kullanan motorların yüksek güç yoğunluğunu ve performansını elde edemez. Bu nedenle özellikle spor otomobillerde neodimyum, disprosyum ve terbiyumun yerini bu kadar kısa sürede alması pek olası değil.
Soru şu: Nadir topraklar gerçekten nadir midir? Hayır, nadir değiller ve bazı nadir toprak elementleri Dünya'da kurşundan bile daha bol bulunuyor; 2021 yılında dünya çapında yaklaşık 280,000 ton nadir toprak oksit üretildi. Porsche Engineering'de elektrikli motor hesaplama konusunda uzman proje mühendisi Matthias Böger, "Ancak nadir toprak madenciliği oldukça emek yoğun bir iştir" diye açıklıyor. "Nadir topraklar karmaşık bir işlemle cevherlerden elde ediliyor. Nadir toprak oksitleri cevherden ayrılıyor ve daha sonra saf metallere dönüştürülüyor."
Ayrıca, dünyadaki maden yataklarının dağılımı tekdüze değildir ve birkaç ülke maden yataklarının büyük bir kısmına hakim olmuştur. Nadir toprak elementlerine yönelik gelecekteki pazar talebi keskin bir şekilde artabilir. 2040 yılına gelindiğinde yalnızca cer motorlarına olan küresel talebin 2018 talebinin 20 katına çıkacağı tahmin ediliyor. Ayrıca rüzgar jeneratörlerinin de bu hammaddelere ihtiyacı var ve bu alandaki talebin aynı dönemde 4 kat artması bekleniyor. Uzun vadeli istikrarlı bir tedarik sağlamak amacıyla, neodimyum ve diğer nadir toprak elementlerinin geri dönüşüm yöntemleri üzerine yoğun araştırmalar halen devam etmektedir.
Telif Hakkı Bilgileri
Orijinal makale ilk olarak Porsche Engineering dergisi "Porsche Engineering"in 1 2023. sayısında yayımlandı.
Metin: Christian Buck
Fotoğraf: Oriana Fenwick
Telif Hakkı: Bu makalede yayınlanan tüm görseller, videolar ve ses dosyaları telif hakkına tabidir. Dr. Ing'in yazılı izni olmadan kısmen veya tamamen çoğaltılmasına izin verilmez. hc F. Porsche AG. Daha fazla bilgi için lütfen newsroom@porsche.com ile iletişime geçin.
