稀土元素在汽車領域的應用 - 汽車

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。

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Falcon Heavy & Starman
https://youtu.be/A0FZIwabctw

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