टेस्लाने नुकतेच जाहीर केले आहे की त्यांच्या इलेक्ट्रिक वाहनांवर कॉन्फिगर केलेल्या कायमस्वरूपी चुंबक मोटर्सची पुढील पिढी दुर्मिळ पृथ्वी सामग्री अजिबात वापरणार नाही!
टेस्ला घोषणा: दुर्मिळ पृथ्वीचे स्थायी चुंबक पूर्णपणे काढून टाकले जातात
हे खरे आहे का?
खरं तर, 2018 मध्ये, जगातील 93% इलेक्ट्रिक वाहने दुर्मिळ पृथ्वीपासून बनवलेल्या कायम चुंबक मोटरद्वारे चालविलेल्या पॉवरट्रेनने सुसज्ज होती. 2020 मध्ये, जागतिक इलेक्ट्रिक वाहन बाजारातील 77% कायम चुंबक मोटर्स वापरतात. इलेक्ट्रिक वाहन उद्योगाच्या निरीक्षकांचा असा विश्वास आहे की चीन ही सर्वात मोठ्या इलेक्ट्रिक वाहन बाजारपेठांपैकी एक बनली आहे आणि चीनने मोठ्या प्रमाणावर दुर्मिळ पृथ्वीच्या पुरवठ्यावर नियंत्रण ठेवले आहे, त्यामुळे चीन कायमस्वरूपी चुंबक मशीनमधून स्विच करेल अशी शक्यता नाही. पण टेस्लाची परिस्थिती काय आहे आणि तो त्याबद्दल कसा विचार करतो? 2018 मध्ये, टेस्लाने मॉडेल 3 मध्ये प्रथमच एम्बेडेड परमनंट मॅग्नेट सिंक्रोनस मोटर वापरली, तर समोरच्या एक्सलवर इंडक्शन मोटर कायम ठेवली. सध्या, टेस्ला त्याच्या मॉडेल एस आणि एक्स इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये दोन प्रकारच्या मोटर्स वापरते, एक म्हणजे दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक मोटर आणि दुसरी इंडक्शन मोटर आहे. इंडक्शन मोटर्स अधिक शक्ती प्रदान करू शकतात आणि कायम चुंबकांसह इंडक्शन मोटर्स अधिक कार्यक्षम असतात आणि ड्रायव्हिंग श्रेणी 10% ने सुधारू शकतात.
कायम चुंबक मोटरची उत्पत्ती याबद्दल बोलताना, दुर्मिळ पृथ्वीची स्थायी चुंबक मोटर कशी आली याचा उल्लेख करावा लागेल. प्रत्येकाला माहित आहे की चुंबकत्व वीज निर्माण करते आणि वीज चुंबकत्व निर्माण करते आणि मोटरची निर्मिती चुंबकीय क्षेत्रापासून अविभाज्य आहे. म्हणून, चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करण्याचे दोन मार्ग आहेत: उत्तेजना आणि कायम चुंबक. डीसी मोटर्स, सिंक्रोनस मोटर्स आणि अनेक लघु विशेष मोटर्सना डीसी चुंबकीय क्षेत्र आवश्यक आहे. पारंपारिक पद्धत म्हणजे चुंबकीय क्षेत्र मिळविण्यासाठी लोखंडी कोर असलेली उर्जायुक्त कॉइल (ज्याला चुंबकीय ध्रुव म्हणतात) वापरणे, परंतु या पद्धतीचा सर्वात मोठा तोटा असा आहे की विद्युतप्रवाहामुळे कॉइलच्या प्रतिकारामध्ये (उष्णता निर्मिती) उर्जा कमी होते. मोटर कार्यक्षमता आणि वाढती परिचालन खर्च. यावेळी, लोकांना वाटले - जर कायमस्वरूपी चुंबकीय क्षेत्र असेल आणि चुंबकत्व निर्माण करण्यासाठी विजेचा वापर केला जात नसेल, तर मोटरचा आर्थिक निर्देशांक सुधारला जाईल. म्हणून 1980 च्या सुमारास, विविध प्रकारचे कायमस्वरूपी चुंबक साहित्य दिसू लागले, आणि नंतर ते मोटर्सवर लागू केले गेले, ज्यामुळे कायमस्वरूपी चुंबक मोटर बनल्या.
दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक मोटर पुढाकार घेते तर कोणती सामग्री कायम चुंबक बनवू शकते? बऱ्याच नेटिझन्सना असे वाटते की एकच प्रकारची सामग्री आहे. खरं तर, चार मुख्य प्रकारचे चुंबक आहेत जे कायमस्वरूपी चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करू शकतात, म्हणजे: सिरॅमिक (फेराइट), ॲल्युमिनियम निकेल कोबाल्ट (AlNiCo), समेरियम कोबाल्ट (SmCo) आणि निओडीमियम लोह बोरॉन (NdFeB). टर्बियम आणि डिस्प्रोशिअमसह विशेष निओडीमियम चुंबक मिश्रधातू उच्च क्युरी तापमानासह विकसित केले गेले आहेत, ज्यामुळे ते 200 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत जास्त तापमान सहन करू शकतात.
1980 च्या दशकापूर्वी, स्थायी चुंबक सामग्री मुख्यतः फेराइट स्थायी चुंबक आणि अल्निको स्थायी चुंबक होते, परंतु या सामग्रीचे पुनरुत्थान फारसे मजबूत नाही, त्यामुळे निर्माण होणारे चुंबकीय क्षेत्र तुलनेने कमकुवत आहे. इतकेच नाही तर या दोन प्रकारच्या कायम चुंबकांची सक्तीची शक्ती कमी असते आणि एकदा का त्यांना बाह्य चुंबकीय क्षेत्राचा सामना करावा लागतो, तेव्हा ते सहजपणे प्रभावित होतात आणि डिमॅग्नेटाइज्ड होतात, ज्यामुळे कायम चुंबक मोटर्सच्या विकासास प्रतिबंध होतो. दुर्मिळ पृथ्वी चुंबकांबद्दल बोलूया. खरं तर, दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक दोन प्रकारच्या स्थायी चुंबकांमध्ये विभागलेले आहेत: हलकी दुर्मिळ पृथ्वी आणि जड दुर्मिळ पृथ्वी. जागतिक दुर्मिळ पृथ्वी साठ्यांमध्ये अंदाजे 85% हलकी दुर्मिळ पृथ्वी आणि 15% जड दुर्मिळ पृथ्वी आहेत. नंतरचे अनेक ऑटोमोटिव्ह अनुप्रयोगांसाठी योग्य उच्च तापमान रेट केलेले चुंबक देते. 1980 नंतर, एक उच्च-कार्यक्षमता दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक सामग्री-NdFeB स्थायी चुंबक दिसू लागले. अशा मटेरियलमध्ये जास्त रिमनन्स, तसेच जास्त जबरदस्ती आणि ऊर्जा उत्पादन असते, परंतु पर्यायांपेक्षा सामान्यतः क्युरी तापमान कमी असते. यापासून बनवलेल्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या स्थायी चुंबक मोटरचे अनेक फायदे आहेत, जसे की उच्च कार्यक्षमता, उत्तेजित कॉइल नाही, त्यामुळे उत्तेजित ऊर्जा कमी होत नाही; सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता एअर मशीनच्या जवळ आहे, ज्यामुळे मोटर इंडक्टन्स कमी होते आणि पॉवर फॅक्टर सुधारते. रेअर अर्थ पर्मनंट मॅग्नेट मोटर्सच्या चांगल्या पॉवर डेन्सिटी आणि कार्यक्षमतेमुळे इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह मोटर्सच्या विविध डिझाइन्स आहेत आणि सर्वात लोकप्रिय म्हणजे दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक मोटर्स आहेत. टेस्ला सुटका करू इच्छित आहे चीनी दुर्मिळ पृथ्वीवर अवलंबित्व?
प्रत्येकाला माहित आहे की चीन जगातील बहुतेक दुर्मिळ पृथ्वी संसाधने प्रदान करतो. अलिकडच्या वर्षांत अमेरिकेनेही हे पाहिले आहे. त्यांना दुर्मिळ पृथ्वीच्या पुरवठ्यात चीनकडून अडथळा आणायचा नाही. म्हणून, बिडेन यांनी पदभार स्वीकारल्यानंतर, त्यांनी दुर्मिळ पृथ्वीच्या पुरवठा साखळीत त्यांचा सहभाग वाढवण्याचा प्रयत्न केला. 2 ट्रिलियन डॉलरच्या पायाभूत सुविधा प्रस्तावाच्या प्राधान्यांपैकी एक आहे. MP Materials, ज्याने 2017 मध्ये कॅलिफोर्नियामध्ये पूर्वी बंद पडलेली खाण विकत घेतली होती, निओडीमियम आणि प्रॅसिओडीमियमवर लक्ष केंद्रित करून, यूएस रेअर अर्थ पुरवठा साखळी पुनर्संचयित करण्यासाठी प्रयत्नशील आहे आणि सर्वात कमी किमतीची उत्पादक बनण्याची आशा आहे. लिनासला टेक्सासमध्ये लाइट रेअर अर्थ्स प्रोसेसिंग प्लांट बांधण्यासाठी सरकारी निधी मिळाला आहे आणि टेक्सासमध्ये हेवी रेअर अर्थ्स सेपरेशन सुविधेसाठी आणखी एक करार आहे. अमेरिकेने खूप प्रयत्न केले असले तरी, उद्योग क्षेत्रातील लोकांचा असा विश्वास आहे की अल्पावधीत, विशेषत: खर्चाच्या बाबतीत, चीन दुर्मिळ पृथ्वीच्या पुरवठ्यात वर्चस्व राखेल आणि अमेरिका त्याला अजिबात हलवू शकत नाही.
कदाचित टेस्लाने हे पाहिले आणि त्यांनी कायमस्वरूपी चुंबक वापरण्याचा विचार केला जे मोटर म्हणून दुर्मिळ पृथ्वीचा वापर करत नाहीत. हे एक धाडसी गृहीतक आहे, की एक विनोद, आम्हाला अद्याप माहित नाही. टेस्लाने कायमस्वरूपी चुंबक मोटर्स सोडल्यास आणि इंडक्शन मोटर्सवर परत स्विच केल्यास, ही त्यांची कार्यशैली आहे असे वाटत नाही. आणि टेस्लाला कायमस्वरूपी चुंबक मोटर्स वापरायची आहेत आणि दुर्मिळ पृथ्वीवरील स्थायी चुंबकांचा पूर्णपणे त्याग करायचा आहे, त्यामुळे दोन शक्यता आहेत: एक म्हणजे मूळ सिरॅमिक (फेराइट) आणि AlNiCo कायम चुंबकांवर नाविन्यपूर्ण परिणाम मिळणे, दुसरे म्हणजे कायम चुंबकांनी बनवलेले चुंबक. इतर नॉन-रेअर पृथ्वी मिश्र धातु देखील दुर्मिळ पृथ्वीच्या कायम चुंबकांप्रमाणेच प्रभाव राखू शकतात. हे दोन नसल्यास, टेस्ला कदाचित संकल्पनांसह खेळत असेल. दा वुकोविच, अलायन्स एलएलसीचे अध्यक्ष, एकदा म्हणाले होते की “दुर्लभ पृथ्वी चुंबकाच्या वैशिष्ट्यांमुळे, इतर कोणतेही चुंबक साहित्य त्यांच्या उच्च शक्तीच्या कार्यक्षमतेशी जुळू शकत नाही. आपण खरोखर दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक बदलू शकत नाही”.
टेस्ला संकल्पनांशी खेळत आहे किंवा कायम चुंबक मोटर्सच्या बाबतीत चीनच्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या पुरवठ्यावरील अवलंबित्वापासून मुक्त होऊ इच्छित आहे की नाही याची पर्वा न करता, संपादकाचा असा विश्वास आहे की दुर्मिळ पृथ्वीची संसाधने खूप मौल्यवान आहेत आणि आपण त्यांचा तर्कशुद्धपणे विकास केला पाहिजे आणि अधिक पैसे द्यावे. भावी पिढ्यांकडे लक्ष द्या. त्याचबरोबर संशोधकांनी संशोधनाचे प्रयत्न वाढवण्याची गरज आहे. टेस्लाचे फॉर्म्युलेशन चांगले आहे की नाही असे म्हणू नका, कमीतकमी त्याने आम्हाला काही इशारे आणि प्रेरणा दिल्या आहेत.
