2025-12-02
हाल के वर्षों में, तेजी से बढ़ते नए ऊर्जा वाहन (एनईवी) बाजार ने पूरी उद्योग श्रृंखला को फलने-फूलने के लिए प्रेरित किया है, जिससे संबंधित नई ऊर्जा सामग्री, नए अनुप्रयोगों और नए बाजारों के लिए अभूतपूर्व विकास के अवसर आए हैं। रणनीतिक खनिज संसाधनों के एक महत्वपूर्ण वर्ग के रूप में, दुर्लभ पृथ्वी तत्व एनईवी उद्योग में एक महत्वपूर्ण स्थान रखते हैं।
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की एक श्रृंखला को संदर्भित करती है, जिसमें येट्रियम, स्कैंडियम और 17 लैंथेनाइड तत्व शामिल हैं। ये तत्व आधुनिक उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और इन्हें "औद्योगिक एमएसजी" कहा जाता है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी, पेट्रोकेमिकल्स, धातुकर्म और ऊर्जा जैसे क्षेत्रों में सामग्री की गुणवत्ता या प्रदर्शन को बढ़ाने में सक्षम हैं।
एनईवी अनुप्रयोगों में, दुर्लभ पृथ्वी का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों के ड्राइव मोटर्स, स्पीकर और हार्ड डिस्क ड्राइव में किया जाता है। कार्बन तटस्थता लक्ष्यों के तहत, एनईवी उद्योग के तेजी से विकास के साथ-साथ चीन की दुर्लभ पृथ्वी की मांग तेजी से बढ़ रही है। आंकड़ों से पता चलता है कि वैश्विक दुर्लभ पृथ्वी खपत में एनईवी और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग की हिस्सेदारी सबसे अधिक है, जो 35% तक पहुंच गई है। एनईवी अनुप्रयोगों में दुर्लभ पृथ्वी सामग्री अपरिहार्य हैं।
एनईवी क्षेत्र के भीतर दुर्लभ पृथ्वी की खपत को देखते हुए, इसमें मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक सामग्री और दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोजन भंडारण सामग्री शामिल है, जो क्रमशः 64% और 36% है। एनईवी उद्योग में, चाहे हाइब्रिड, शुद्ध इलेक्ट्रिक, या नवोदित ईंधन सेल वाहनों के लिए, स्थायी चुंबक मोटर्स आवश्यक मुख्य घटक हैं। एनईवी क्षेत्र में दुर्लभ पृथ्वी अनुप्रयोगों में लगभग 60% दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक हैं।
"स्थायी चुंबक" का शाब्दिक अर्थ लंबे समय तक चलने वाला और स्थिर चुंबकीय क्षेत्र बनाए रखना है। इस घटना को कायम रखने के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्व "नियोडिमियम" की आवश्यकता होती है। "नियोडिमियम" में "आयरन" और "बोरॉन" मिलाने से एक शक्तिशाली और हमेशा चालू रहने वाला चुंबकीय क्षेत्र-नियोडिमियम आयरन बोरॉन (एनडीएफईबी) बनता है।
एनडीएफईबी मैग्नेट मजबूत चुंबकीय बल प्रदान करते हैं, जिससे मोटर कम मात्रा में अधिक टॉर्क और पावर आउटपुट देने में सक्षम होते हैं। इसका मतलब यह है कि ईवी समान गति से तेजी से बढ़ सकते हैं, साथ ही समग्र वाहन ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकते हैं, जिससे ड्राइविंग प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है।
दूसरे, एनडीएफईबी मैग्नेट से बने अत्यधिक कुशल मोटर ईवीएस को समान बैटरी क्षमता से उच्च ऊर्जा उपयोग प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। इसका मतलब है कि वाहन बैटरी में संग्रहीत ऊर्जा का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग कर सकते हैं, जिससे ड्राइविंग रेंज बढ़ जाती है। उपभोक्ताओं के लिए, यह रेंज की चिंता को कम करता है, जिससे एनईवी को व्यापक रूप से अपनाने में सुविधा होती है।
इसके अलावा, पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन वाहनों की तुलना में, ईवीएस वाहन हल्के वजन पर अधिक जोर देते हैं। एनडीएफईबी मैग्नेट में मजबूत चुंबकीय गुण होते हैं, जो उन्हें कम मात्रा और वजन के साथ समान आउटपुट पावर देने में सक्षम बनाता है।
इसके साथ ही, स्थायी चुंबक मोटर्स के भीतर, एनडीएफईबी सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली स्थायी चुंबक सामग्री में से एक है। आमतौर पर, स्थायी चुंबक मोटर के ताप प्रतिरोध को सुनिश्चित करने के लिए थोड़ी मात्रा में गैलियम और भारी दुर्लभ पृथ्वी तत्व जैसे डिस्प्रोसियम, प्रेसियोडायमियम और टेरबियम को भी मिलाया जाता है। हालाँकि, भारी दुर्लभ पृथ्वी तत्व अयस्क भंडार में दुर्लभ हैं और अधिक महंगे हैं। वर्तमान में, कुछ कंपनियां अधिक हल्के दुर्लभ पृथ्वी का उपयोग करने और भारी दुर्लभ पृथ्वी के उपयोग को कम करने की ओर बढ़ रही हैं।
दुर्लभ पृथ्वी तत्व न केवल वर्तमान मुख्यधारा लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोड सामग्री की तैयारी में भाग लेते हैं बल्कि लीड-एसिड या निकल-मेटल हाइड्राइड (एनआईएमएच) बैटरी में सकारात्मक इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए उत्कृष्ट कच्चे माल के रूप में भी काम करते हैं।
यह सर्वविदित है कि सभी एनईवी शून्य उत्सर्जन हासिल नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइब्रिड और विस्तारित-रेंज वाले इलेक्ट्रिक वाहन अभी भी संचालन के दौरान निकास उत्सर्जित करते हैं। कुछ वाहनों को निर्माण के समय थ्री-वे कैटेलिटिक कन्वर्टर्स (टीडब्ल्यूसी) स्थापित करना अनिवार्य है, जो प्रतिक्रिया करने और हानिकारक गैसों को हानिरहित में परिवर्तित करने के लिए अंतर्निहित उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं। TWCs का प्राथमिक घटक बिल्कुल दुर्लभ पृथ्वी तत्व है। अपनी अद्वितीय इलेक्ट्रॉन संरचना के कारण, दुर्लभ पृथ्वी में विशिष्ट ऑक्सीजन भंडारण क्षमता होती है। उदाहरण के लिए, CeO₂ में सेरियम उत्कृष्ट ऑक्सीजन भंडारण और रिलीज क्षमताओं की पेशकश करते हुए, अपने ऑक्सीकरण अवस्था को बदल सकता है। यह कम/समृद्ध ईंधन स्थितियों के तहत ऑक्सीजन को संग्रहीत/मुक्त कर सकता है, जिससे CO, HC और NOx के लिए उत्प्रेरक की रूपांतरण दक्षता में सुधार होता है।
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को विशेष सिरेमिक के "विटामिन" भी कहा जाता है क्योंकि प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए उन्हें अक्सर सिरेमिक सामग्री में योजक के रूप में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, ज़िरकोनिया ऑक्सीजन सेंसर का मुख्य घटक एक ज़िरकोनिया फिल्म है, जो आमतौर पर दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ ज़िरकोनिया को डोपिंग करके बनाई जाती है। ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर, ज़िरकोनिया फिल्म की चालकता बदल जाती है, जिससे इंजन दहन दक्षता और उत्सर्जन स्तर नियंत्रित होता है।
एमएलसीसी ढांकता हुआ पाउडर में दुर्लभ पृथ्वी महत्वपूर्ण डोपिंग घटक हैं, जो एमएलसीसी विश्वसनीयता में प्रभावी ढंग से सुधार करते हैं। वे उच्च-स्तरीय एमएलसीसी के लिए सिरेमिक पाउडर विकसित करने में अपरिहार्य कच्चे माल हैं। उदाहरण के लिए, Y₂O₃ और La₂O₃ जैसे दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का उपयोग सिरेमिक के ढांकता हुआ गुणों में सुधार करने और कैपेसिटर घनत्व और ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज को बढ़ाने के लिए MLCC में एडिटिव्स के रूप में किया जाता है। दूसरे, सिरेमिक और इलेक्ट्रोड के बीच दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड की एक पतली परत बनाने से संबंध बल और इंटरफ़ेस स्थिरता बढ़ सकती है, जिससे संधारित्र विफलता दर और रिसाव धारा कम हो सकती है। इसके अतिरिक्त, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड में उच्च पिघलने बिंदु और थर्मल स्थिरता होती है, जो उच्च तापमान वाले वातावरण में ढांकता हुआ नुकसान को कम कर सकती है और एमएलसीसी विश्वसनीयता और जीवनकाल में सुधार कर सकती है।
हल्के वजन, उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, कम घर्षण, उच्च गर्मी प्रतिरोध, उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन और लंबे जीवन जैसे फायदों के कारण सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) सिरेमिक बीयरिंग को ऑटोमोटिव बीयरिंग के निर्माण के लिए सबसे अच्छी सामग्री माना जाता है। हालाँकि, शुद्ध सिलिकॉन नाइट्राइड को सिंटर करना मुश्किल है। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड सिंटरिंग एड्स का परिचय सिरेमिक संरचना के भीतर जटिल ऑक्साइड/नाइट्राइड इंटरग्रेन्युलर चरण बना सकता है, जिससे सिलिकॉन नाइट्राइड सामग्री ऊंचे तापमान पर अच्छा प्रदर्शन प्रदान करती है।
इसके अलावा, दुर्लभ पृथ्वी ऑटोमोटिव बॉडी स्टील, गियर, व्हील हब और यहां तक कि स्क्रू में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यहां तक कि टायर निर्माण उद्योग को भी स्टेबलाइजर्स के रूप में दुर्लभ पृथ्वी पॉलिमर सामग्री की आवश्यकता होती है। यह कहा जा सकता है कि ऑटोमोटिव क्षेत्र में, दुर्लभ पृथ्वी, हालांकि कम मात्रा में उपयोग की जाती है, अपरिहार्य हैं!
1 मार्च को, टेस्ला ने अपना 2023 निवेशक दिवस आयोजित किया और घोषणा की कि उसकी अगली पीढ़ी की मोटरें दुर्लभ पृथ्वी के उपयोग को पूरी तरह से समाप्त कर देंगी। इस खबर ने काफी ध्यान और संदेह आकर्षित किया।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि 2020 में, 77% वैश्विक इलेक्ट्रिक वाहनों में दुर्लभ पृथ्वी-आधारित स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग किया गया था। चीन के एनईवी बाजार में, 90% से अधिक ईवी दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग करते हैं।
संसाधन परिप्रेक्ष्य से:2021 तक यूएसजीएस डेटा के अनुसार, सांख्यिकीय मीट्रिक के रूप में दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड (आरईओ) भंडार का उपयोग करते हुए, वैश्विक कुल दुर्लभ पृथ्वी संसाधन भंडार लगभग 120 मिलियन टन है। वे मुख्य रूप से चीन, वियतनाम, ब्राजील, रूस और अन्य देशों में वितरित किए जाते हैं। इन चार देशों का संयुक्त भंडार वैश्विक कुल का 86.4% है, जिसमें चीन के पास 44 मिलियन टन और वियतनाम, ब्राजील और रूस में से प्रत्येक के पास 20 मिलियन टन से अधिक है।
वर्तमान में, चीन वैश्विक भंडार का 35.2%, वैश्विक खनन उत्पादन का 58% और वैश्विक खपत का 65% हिस्सा रखता है - तीनों पहलुओं में विश्व स्तर पर पहले स्थान पर है। यह दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक, निर्यातक और उपभोक्ता है और प्रमुख स्थान रखता है।
झोंगके सानहुआन के एक कार्यकारी ने पहले कहा था कि औसतन, प्रत्येक एनईवी वर्तमान में लगभग 2.5 किलोग्राम एनडीएफईबी स्थायी चुंबक सामग्री का उपयोग करता है। इसके आधार पर, 2025 तक दुर्लभ पृथ्वी चुंबकीय सामग्री की वैश्विक एनईवी मांग 30,000 टन तक पहुंचने का अनुमान है।
इसके साथ ही चीन दुर्लभ पृथ्वी पर अपना नियंत्रण कड़ा कर रहा है। 2021 में, उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय और प्राकृतिक संसाधन मंत्रालय ने "दुर्लभ पृथ्वी खनन और गलाने के पृथक्करण के लिए 2021 कुल नियंत्रण संकेतक जारी करने पर नोटिस" जारी किया। 2021 में दुर्लभ पृथ्वी खनन और गलाने के पृथक्करण के लिए कुल नियंत्रण संकेतक क्रमशः 168,000 टन और 162,000 टन थे, जो 2020 की तुलना में लगभग 20% की वृद्धि है। पिछले मसौदा राय में स्पष्ट रूप से कहा गया था कि कोई भी इकाई या व्यक्ति अनुमोदन के बिना दुर्लभ पृथ्वी खनन या गलाने वाले पृथक्करण परियोजनाओं में निवेश या निर्माण नहीं कर सकता है, जो भविष्य में घरेलू दुर्लभ पृथ्वी खनन और पृथक्करण के लिए एक समग्र स्वर स्थापित करता है: कुल कोटा नियंत्रण का निरंतर कार्यान्वयन।
उसी वर्ष, यूएस व्हाइट हाउस की "100-दिवसीय आपूर्ति श्रृंखला समीक्षा रिपोर्ट" ने इस बात पर प्रकाश डाला कि दुर्लभ पृथ्वी औद्योगिक श्रृंखला के भीतर दुर्लभ पृथ्वी चुंबक आयात पर अमेरिकी निर्भरता राष्ट्रीय सुरक्षा के लिए खतरा पैदा करती है। जवाब में, अमेरिकी वाणिज्य विभाग की एक रिपोर्ट ने कर क्रेडिट, सब्सिडी, प्राथमिकता खरीद और रक्षा भंडार के माध्यम से घरेलू अमेरिकी स्थायी चुंबक निर्माताओं के लिए समर्थन बढ़ाने की सिफारिश की, स्थायी चुंबक सामग्री में दुर्लभ पृथ्वी को कम करने / समाप्त करने और स्थायी चुंबक उद्योग श्रृंखला को "डी-सिनिसाइज" करने के लिए प्रक्रियाओं को सख्ती से बढ़ावा दिया।
के अनुसारनिक्की, अमेरिका अपने दुर्लभ पृथ्वी चुंबक आपूर्ति नेटवर्क का पुनर्निर्माण कर रहा है। रणनीतिक सामग्रियों में चीन पर निर्भरता कम करने के लिए, कुछ उत्पादन प्रक्रियाएं जहां चीन की उच्च हिस्सेदारी है, उन्हें अमेरिकी मुख्य भूमि में स्थानांतरित किया जाएगा, और सरकारी समर्थन प्राप्त करने वाली अमेरिकी कंपनियां निवेश में तेजी ला रही हैं। हालाँकि, लंबे समय से चीन पर निर्भर आपूर्ति नेटवर्क का पुनर्निर्माण कोई आसान काम नहीं है। कच्चे माल की अधिक खरीद और लॉजिस्टिक लागत के कारण अमेरिका के पास प्रतिस्पर्धात्मक लाभ का अभाव है। ब्लूमबर्ग विश्लेषण से पता चलता है कि अमेरिका को अपनी दुर्लभ पृथ्वी आपूर्ति श्रृंखला में आत्मनिर्भरता हासिल करने में कम से कम एक दशक लगेगा।
दुर्लभ पृथ्वी की बढ़ती कीमतों जैसे कारकों के साथ, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि जापानी, यूरोपीय और अमेरिकी वाहन निर्माता विकल्प तलाश रहे हैं और दुर्लभ-पृथ्वी-मुक्त मोटरों पर शोध और विकास करना शुरू कर रहे हैं।
प्रदर्शन परिप्रेक्ष्य से:जब टेस्ला मॉडल एस 2012 में लॉन्च हुआ, तो यह एक इंडक्शन मोटर से लैस था। जबकि इंडक्शन मोटर्स के कुछ निश्चित लागत लाभ हैं, उनमें बड़े आकार और कम दक्षता जैसी कमियां भी हैं, जो रेंज को प्रभावित करती हैं।
एनईवी के लिए, ड्राइविंग रेंज एक प्रमुख प्रतिस्पर्धी कारक है। इंडक्शन मोटर्स के भारी वजन और कम रूपांतरण दक्षता के कारण वाहन की रेंज कम हो जाती है। यह एक प्रमुख कारण है कि कई वाहन निर्माता स्थायी चुंबक मोटर्स का विकल्प चुनते हैं।
यह ध्यान देने योग्य है कि टेस्ला ने मॉडल 3 से शुरू करके एक स्थायी चुंबक डीसी मोटर पर स्विच किया और अंततः इस मोटर को अन्य मॉडलों में भी अपनाया। डेटा से पता चलता है कि मॉडल 3 में इस्तेमाल की गई स्थायी चुंबक मोटर पहले इस्तेमाल की गई इंडक्शन मोटर की तुलना में लगभग 6% अधिक कुशल है।
भौतिक परिप्रेक्ष्य से:"डी-रेयर-अर्थिंग" के संबंध में, वर्तमान में सबसे प्रमुख वैकल्पिक सामग्री "फेराइट" है। लोहे और ऑक्सीजन से बना यह सिरेमिक, थोड़ी मात्रा में धातु के साथ मिश्रित होकर चुंबक का उत्पादन कर सकता है। यह सस्ता और निर्माण में आसान है।
हालाँकि, फेराइट हमेशा से ही दुर्लभ पृथ्वी एनडीएफईबी का एक निम्न स्तर का विकल्प रहा है। इसका प्रदर्शन, वॉल्यूम और अन्य पहलू एनडीएफईबी स्तरों से मेल खाना मुश्किल हैं। इसका उपयोग वाहनों में कुछ माइक्रो-मोटर्स में किया जा सकता है। जहां तक समैरियम-कोबाल्ट (एसएमसीओ) स्थायी चुम्बकों का सवाल है, उनमें स्वयं दुर्लभ पृथ्वी तत्व समैरियम होता है और वे रेडियोधर्मी होते हैं। वर्तमान में इनका उपयोग केवल सैन्य, एयरोस्पेस और इसी तरह के क्षेत्रों में किया जाता है। उन्हें एनईवी में प्रतिस्थापित करना प्रतिकूल होगा।
वर्तमान में, कई निर्माताओं ने दुर्लभ-पृथ्वी-मुक्त विकल्पों पर शोध करना शुरू कर दिया है। हालाँकि, चाहे वह स्टार्टअप निरॉन का नाइट्रोजन-आयरन मैग्नेट हो या मैंगनीज युक्त कोई अन्य उच्च-चुंबकीय-बल सामग्री, किसी को भी आदर्श रूप में लंबे समय तक निर्मित और संरक्षित नहीं किया जा सकता है। यहां तक कि डीए टेक्नोलॉजी और कोरीन द्वारा सफलतापूर्वक उत्पादित पहले बताए गए प्रोटोटाइप मैंगनीज-बिस्मथ (एमएन-बीआई) मैग्नेट भी वर्तमान में केवल प्रदर्शन सत्यापन और सुधार कार्य से गुजर रहे हैं।
स्पष्ट रूप से, एनईवी उद्योग की कम लागत और उच्च दक्षता की खोज को देखते हुए, अनसुलझे तकनीकी चुनौतियों के साथ, दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों से पूरी तरह से मुक्त होना असंभव नहीं है, लेकिन अल्पावधि में यह असंभव है। कम से कम, चीन में, निकट भविष्य में रेयर अर्थ मोटरें वाहन अनुप्रयोगों के लिए मुख्य धारा बनी रहेंगी।
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