Nanoteknoloji kullanarak nadir toprakların değişimi
Daha verimli malzemelere olan talep hızla artmaktadır. Birçok hammadde az olduğu için, Siemens uzmanları da ikame stratejileri üzerinde çalışıyorlar - örneğin nanoteknoloji.
Rüzgar türbinlerindeki jeneratörler için kalıcı mıknatıslar gibi yeşil ürünler artıyor. Nadir toprak metalleri, periyodik tablodaki neodim, praseodim ve disprosiyum gibi bir grup elementi temel alırlar.
En uygun şekilde birleştirildiğinde, depolanabilen manyetik enerjinin ölçüsü olan enerji ürünleri, metreküp başına 400 kilojule (kJ / m3) ulaşır. Bu, bunlara dayanan manyetik sistemlerin geleneksel manyetik malzemelere kıyasla önemli ölçüde daha küçük hale getirilebileceği veya önemli ölçüde daha yüksek manyetik enerjilerle donatılabileceği kadar yüksek bir değerdir.
Elektrik motorları, cep telefonları, lazerler veya LCD televizyonlar gibi birçok yüksek teknolojiye sahip ürün nadir topraklara dayanmaktadır. Örneğin, elektrikli makineler iki bobinli sistemle veya bir bobin ve daimi mıknatısla çalıştırılabilir. Kalıcı mıknatıslarla donatılmış senkronize makineler, özel bir elektrik motoru veya jeneratör sınıfını temsil eder, rüzgar türbinlerinde önemli ağırlık tasarrufu sağlayabilir.
Dr. Med, “Demir ve bakır gibi geleneksel malzemelerle yüksek bir ağırlığın kabul edilmesi gerekiyor” dedi. Gotthard Rieger, Siemens Corporate Technology'de (CT) "Malzeme Değiştirme ve Geri Dönüşüm" Araştırma Başkanı. Çok daha şık olanı, dönme enerjisinin "azaltılmasından" sorumlu olan türbinin dış rotorunu, bobinlerdeki elektrik alanını indükleyen ince neodim demir bor mıknatıslarla donatmaktır.
Geleneksel tasarımda, rüzgar türbinlerindeki büyük bir iletim, nispeten yavaş devrimi hızlı bir dönüşüme dönüştürür ve bu da jeneratörde elektrik üretir. Yeni kavramlar ise, doğrudan yavaş rotasyondan elektrik üretmek için nadir topraklara dayanan daimi mıknatısların kullanılmasını öngörmektedir. Faydaları: Şanzıman ortadan kaldırılmış, ağırlık tasarrufu sağlanmış ve ayrıca özellikle denizaşırı sektöre fayda sağlayan bakım maliyetleri düşürülmüştür.
Siemens'in bu tür dişlisiz türbinleri zaten üç megavatlık ve ayrıca bir 6 MW sistemi için mevcut. Ancak günümüzde nadir toprakların kıt olduğu çok açık olduğu için Siemens, değerli kıt metaller olmadan yeni yüksek performanslı kalıcı mıknatıslar için bir proje başlattı. Örneğin, doğrudan tahrikli rüzgar türbinleri orta vadede herhangi bir nadir topraksız (disporsiyum) olmadan yapabilecekler, bugün zaten, pay% 1'e düşebildi.
Çözüm nanoteknoloji denir. Bu projedeki bir konsept, Nadir Topraklar olmadan tamamen motor tasarlamaktır. Günümüzde diğer oksitlerin ilaveli demir oksit bazlı kalıcı mıknatıslar bulunmaktadır.
Sorun: Bu sinterlenmiş seramik mıknatıslar, daha fazla ön işlem yapmadan, nadiren toprak mıknatıslarından ortalama on kat daha küçük enerji ürününe sahiptir. Bu nedenle birçok motor ve jeneratör uygulamasında uygulanmazlar.
Nadir bir toprak olmadan yapabilmek için Siemens ekibi, nanometre boyutlu manyetik çubukların bir dizi inci gibi bir matriste sabitlendiği demir-kobalt bileşiğine dayanan yeni bir malzeme üzerinde çalışıyor. Rieger, "Bu tür nanoyapılardan özellikle optimize edilmiş bir kalıcı mıknatıs üretebilir ve nadir topraklara alternatif yaratabiliriz." Diyor.
Münih'teki Siemens'te, bu tür yeni manyetik malzemeleri sentezleyen ve araştıran ilk laboratuar kurulumu var. Uzman Rieger, "İlke olarak, demir mükemmel bir manyetik malzemedir" diyor. Bu malzemelerin enerji ürününün nadir toprak mıknatıslarına ulaşıp ulaşamayacağı, şu anda öngörülememektedir.
* Dr. Rolf Froböse bir Alman kimyager, bilim gazetecisi ve yazarıdır
Kaynak: www.elektronikpraxis.vogel.de
