稀土元素(Rare-earth element)
稀土金屬,或稱稀土元素,是元素週期表上第Ⅲ族之鈧、釔和鑭系元素共17種
金屬化學元素的合稱,皆屬於副族元素。鈧和釔因為經常與鑭系元素在礦床中
共生,且具有相似的化學性質,故被認為是稀土元素的一員。
與其名稱暗示的不同,稀土元素在地殼中的豐度相當高,其中鈰在地殼元素豐
度排名第25,占0.0068%(與銅接近),是含量最高的稀土元素。
雖然稀土元素並不稀有,但其傾向於兩兩或多種一起生成合金,而難以將稀土
元素彼此單獨分離,此外稀土元素在地殼中的分布相當分散,很少有稀土元素
集中到容許商業開採的礦床,因此被稱為「稀土」元素。
另外稀土元素中含量最少的是鎦,但在地殼中的含量比金甚至還要高出200倍。
https://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_element
http://scimonth.blogspot.com/2011/04/blog-post_1131.html
而在汽車領域的應用,部分稀土元素例如釹會用在馬達的磁鐵上,以及車內各
種元件等有可能使用到各類稀土元素,像是氧化鈰也常被做為汽車玻璃拋光之
用,鄉民有的甚至也會拿來除油膜、氧化鑭做為玻璃添加劑製造螢幕、相機鏡
頭,還有汽車音響等,甚至內裝用到的皮革、布料等其生產過程也都會使用到
稀土。
不過大多數產品的稀土使用量極少,使用量最多的還是石油裂解時做為催化劑
使用、以及製作現代燃油車必備的觸媒轉化器。在中油官網上對稀土的介紹中
說到:
"稀土的用途中在美國產業界使用最多是排氣催化控制及石油化學
催化劑、稀土磁鐵,另有綠色科技及國防科技等。"
https://www.cpc.com.tw/cp.aspx?n=248
而觸媒轉化器使用的原料除了貴金屬之外,主要是以氧化鈰、氧化鐠和氧化鑭
的混合物為主,其中氧化鈰是關鍵成份。由於氧化鈰的氧化還原特性,可以有
效地控制排放廢氣的成分。另外將稀土氧化物(Ceo2、Y2O3)加入催化劑中,
能提高催化劑的抗鉛、硫中毒性能、耐高溫穩定性。這些稀土元素還能降低貴
金屬的使用量並且提高觸媒轉化器的效能。
http://bit.ly/2w4FHeH
https://phys.org/news/2017-12-catalyst-exhaust-modern.html
而在未來的應用上,馬達自然不必說,永磁馬達內的磁鐵會用到銣金屬;鈰除
了用在拋光粉、催化劑外,還會用在儲氫材料、燃料電池原料上,是未來氫燃
料電池電動車不可或缺的。
https://bloom.bg/2T2n4AY
而目前電動車常用的鋰離子電池以Tesla 為例,Tesla 採用的是NCA 電池,其
正極材料組成為鎳、鈷、鋁,其中最貴最稀少也是爭議最多的材料為鈷,因為
鈷的來源大約有三分之二都來自於剛果共和國,而剛果因為時常雇用大量童工
而在國際社會上引起關注,而Tesla 電池大致上可分為三個時期:
Stage 1 (2009 - 2012)
這時期用的是18650電池,使用在Tesla Roadster 與初代Model S 上
每輛車約需要11公斤的鈷
Stage 2 (2016 - 2018)
這時期用的同樣是18650電池,用在Model S 二代車型與Model X 上
但每輛車所需的鈷降至7公斤
Stage 3 (2018 - )
這時期的電池外型變了,2170電池目前只用在Model 3 上
並且每車所使用的鈷降至4.5公斤
https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1533746808.A.E89.html
可以看到鈷的用量是逐年遞減,未來甚至可能完全不使用鈷(這要等到四月份
Tesla 舉辦的電池日會議上才會明朗),而且製造電池並無直接使用大量的稀土
元素當成原料。(註:鈷並非稀土元素)
稀土元素在現代工業中是扮演著維生素的角色,幾乎各行各業都離不開稀土,
做為現代工業產物的電動車雖然也離不開稀土,但是要說電動車是不用石油而
用量更少的稀土元素去製造高污染電池那是大錯特錯:
https://i.imgur.com/3xvXphF.png
https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1582628770.A.98E.html
首先,電池製造並不直接使用大量稀土,其次,稀土並不稀有。甚至在稀土的
使用量上,由於製造石油以及廢氣淨化都需要使用到稀土,燃油車生命週期內
原本就已經用了非常多的稀土元素,想借由稀土使用來做為抨擊電動車的藉口
只能說是對於現代工業以及稀土元素的不了解、相關知識匱乏所導致的。
PS:
希望未來的ElectroWheel 板板主whizz 能多補充些相關知識,若是對於電動車
有這般錯誤認知而若未來又發文誤導他人那可就是害人又害己了。