[討論] 稀土元素在汽車領域的應用

作者: Scape (non)   2020-02-27 05:06:27
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。
作者: burnmysoul (嗑藥呱呱)   2020-02-27 06:25:00
好文,感謝整理
作者: egduj (同理心是個屁)   2020-02-27 06:27:00
推整理文
作者: ADDSS (睡過頭)   2020-02-27 06:47:00
讚,希望能多點這種文章。
作者: VTX (soul)   2020-02-27 06:54:00
作者: Arashi0731 (狂舞)   2020-02-27 07:53:00
海底的爛泥也含有不少稀土,實際上一點也不稀有,是因為開採很傷環境,所以大部分都是中國在出口,他們沒在怕破壞環境。
作者: k078787878 (舟)   2020-02-27 08:00:00
作者: showingstar (showingstar)   2020-02-27 08:06:00
作者: PPTer (PowerPoint Boy)   2020-02-27 08:15:00
原來如此
作者: highca0709   2020-02-27 08:16:00
哈哈 w真的丟臉
作者: lanslod (增壓中)   2020-02-27 08:17:00
作者: andy8950 (好棒棒)   2020-02-27 08:17:00
有些人很勤奮的找資料,有些人只會一直動動嘴酸人,高下立判
作者: petitebabe (petite)   2020-02-27 08:17:00
長知識了!
作者: zzahoward (Cheshire Cat)   2020-02-27 08:20:00
稀土大多是用在觸媒上面吧..我以為這是嘗試以前當豪邁仔的時候就知道了常識*
作者: arcross (阿插)   2020-02-27 08:25:00
電車內戰 教主戰板主 教主1分
作者: alcard22 (AL)   2020-02-27 08:27:00
機車觸媒裡面就有在用了…整支排氣管最貴的部分
作者: whizz (澄)   2020-02-27 08:54:00
欸~~~ 好了辣電車教主加油啦 這種表面資料就別po了只信自己想信的 這樣好嗎?
作者: ccc101419 (還是養狗吧)   2020-02-27 08:59:00
樓上,你可以發一篇反駁啊?這樣耍嘴皮子感覺好像沒有贏哦…
作者: zzahoward (Cheshire Cat)   2020-02-27 09:00:00
可憐那 馬上被教主打爆 笑死
作者: whizz (澄)   2020-02-27 09:00:00
啊 咱不就po能源部資料了 電車教主鬼打牆內
作者: zzahoward (Cheshire Cat)   2020-02-27 09:03:00
結果燃油車稀土沒用比較少啊
作者: ru04hj4 (純樸鄉下人II)   2020-02-27 09:05:00
觸媒是貴金屬吧 Pt Pd Rh 之類的汽機車觸媒
作者: saitou68201 (漂泊不定)   2020-02-27 09:09:00
不要耍嘴皮,好好討論看來是一件很不容易的事情
作者: dreaminc (啾)   2020-02-27 09:28:00
滾去電車好嗎 還是要幫你開個特斯拉版你才開心
作者: Aquatics (小哈)   2020-02-27 09:30:00
高下立判
作者: ppboy (磨練)   2020-02-27 09:31:00
期待whizz也發一篇文來反駁,有辯論才有真相,等你唷
作者: MXIC ( )   2020-02-27 09:40:00
Google的好,整理的也行,但中間夾一個噓別人的對你一點幫助也沒有,僅表現出你也半斤八兩,這次台特到港了這麼多台,請問你的是哪一台?
作者: Gusteau (古斯特)   2020-02-27 09:52:00
高下立判 可憐哪
作者: glassspirit (so weak)   2020-02-27 09:57:00
無法發文反駁,只剩一張嘴皮酸,高下立判
作者: vespar (布藍寶125)   2020-02-27 09:58:00
某w純粹只想把電車從car版趕出去吧 真可憐
作者: trickart (我小魔啦)   2020-02-27 10:16:00
只想看車主發文 model 3不至於買不起吧…
作者: ru04hj4 (純樸鄉下人II)   2020-02-27 10:38:00
所以電池沒有稀土 還好我浪費時間去查
作者: hanchueh (RaidenHC)   2020-02-27 11:40:00
就有些人以為只要是金字旁平常用不到的字就是稀土

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