最近在美国,一些人对高科技产业必须的“重要原材料”可能出现的短缺表现出了担忧,例如稀土以及其他可提升工业材料性能的元素。美国能源部担心制造风力涡轮机、电动
汽车、太阳能板和节能灯的某些零部件可能会出现缺口。
实际上,如钪、钇、镧以及其他14个镧族元素等稀土元素并不都十分稀缺,有些甚至和镍、铜等元素的储量一样丰富。即使最稀缺的铥和镏也广泛分布在地壳中,其含量超出了黄金和白金。但由于这两种元素拥有相似的化学特性,且常常在岩石中与放射性元素钍和铀混杂在一起,因此提取和精炼十分困难,且花费高昂,其中有毒废料处理是目前最令人头疼的问题。
美国能源部最担忧的稀土元素是钕——一种广泛用于生产超强效永久性磁铁的元素。装有该磁铁的机器不仅价格低廉、尺寸小巧,而且动力强大,已经成为近年来风力涡轮机和电动汽车增长的主要推动因素之一。在过去一年中,永磁铁电动机和发电机产量大幅提升使钕的价格增长了三倍。
据报道,并非所有电动汽车制造商都使用了永磁电动机,如美国特斯拉汽车公司和宝马公司生产的电动车Mini-E,加利福尼亚州从事电动车核心技术的开发的ACPropulsion公司也没有采用该技术。越来越多的汽车厂商认识到,对稀土材料的过度依赖将给企业带来巨大风险。
世界最大的汽车制造商日本丰田公司也在寻求代替产品,目前他们正在为其混合动力车开发一种不含钕元素的感应电动机。与永磁电动机相比,感应电动机不仅价格低廉、坚固耐用,而且还可以耐高温。此外,在紧急加速或爬坡时,感应电动机拥有比其他电动机更好的动力表现。
目前丰田普锐斯混合动力车使用的是由导体和永磁体的组合转心。汽车在低速行驶时,电动机以永磁电动的形式运转,而高速时则以感应电动形式为主。
然而,特斯拉公司在制造纯感应电动机方面具有更先进的技术。该公司生产的感应电动机的尺寸甚至比西瓜还小,却拥有288瞬时马力以及295lb-ft扭矩的强大动力。该感应电动机的电池车轮转换效率高达88%,超出传统汽车的三倍。相关报道称,人们完全可以不必担心在可替代能源和
交通领域出现稀土元素短缺的问题。