Vì sao kim loại tan chảy trong bàn tay như vàng lại đang được săn lùng ráo riết?

Nhiều tổ chức trên thế giới đang tích cực đặt mua gali để dự phòng trước các biến động lớn có thể xảy ra trong tương lai.

Sự bùng nổ xe điện hiện nay được xem là một thay đổi lớn trong cách con người tương tác với môi trường. Trước đây, xe điện được coi là một xu hướng mới, nhưng giờ đây đã trở thành bước đi cần thiết cho bảo vệ môi trường.

Nhiều quốc gia và khu vực đang lên kế hoạch tích hợp xe điện vào giao thông công cộng. Liên minh châu Âu đặt mục tiêu chấm dứt bán xe động cơ đốt trong từ năm 2035, còn bang California của Mỹ cũng đang thảo luận kế hoạch tương tự.

Ban đầu, có thể nghĩ ô tô điện tương tự như ô tô xăng, nhưng thực tế các nhà sản xuất phải cải tiến nhiều bộ phận, đặc biệt là hệ thống sạc và bộ pin, để đạt hiệu quả tối ưu.

GALI: 'TRÁI TIM' CỦA XE ĐIỆN TAN CHẢY TRONG LÒNG BÀN TAY

Mặc dù các nhà sản xuất có thể nhanh chóng cải tiến động cơ điện, pin và hệ thống sạc không theo kịp tốc độ đó. Pin lithium-ion xuất hiện trên thị trường từ năm 1991 với sản phẩm thương mại của Sony, nhưng công nghệ này hầu như không có nhiều cải tiến đáng kể kể từ đó.

Vì vậy, các nhà sản xuất xe điện hiện nay đang tìm kiếm cách tối ưu hóa và giảm trọng lượng xe điện để giảm chi phí. Bất ngờ là gali có thể giúp họ giải quyết vấn đề này.

Gali là kim loại hiếm chiếm 0,0019% vỏ Trái Đất, có đặc tính hấp dẫn như tan chảy ở 29^oC nên dễ dàng hóa lỏng trong lòng bàn tay. Hợp chất Gali Nitrit (GaN) là chất bán dẫn, có thể dẫn hoặc cách điện tùy điều kiện.

Gali Nitrit đóng vai trò quan trọng trong xe điện. Nó giúp chuyển đổi dòng điện xoay chiều động cơ sử dụng và dòng điện một chiều pin cung cấp, hoặc điều chỉnh điện áp từ 240 vôn đến 400-800 vôn cho pin hoặc giảm xuống 12 vôn cho các thiết bị trong xe.

So với chất bán dẫn silicon phổ biến, Gali Nitrit cho hiệu suất nhanh hơn 20 lần, dẫn điện mạnh hơn 3 lần, rút ngắn thời gian sạc 3 lần và nhỏ hơn một nửa. Điều này khiến GaN là mục tiêu nghiên cứu của nhiều nhà sản xuất xe điện, được coi là tương lai của ngành công nghiệp.

Tuy nhiên, động thái gần đây của nhà cung cấp gali số 1 thế giới đang khiến các đơn vị nghiên cứu ứng dụng gali phải lo lắng.

CẠNH TRANH TÌM NGUỒN GALI

Thực tế, gali hiếm khi tồn tại độc lập trong tự nhiên, thường xuất hiện trong quặng kẽm hoặc bô xít với lượng nhỏ. Gali trong công nghiệp cũng là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất nhôm. Theo CRMA, Trung Quốc cung cấp khoảng 80% nguồn gali toàn cầu; ngoài Trung Quốc, chỉ có một công ty ở châu Âu và vài công ty ở Nhật có thể sản xuất gali có độ tinh khiết đạt yêu cầu.

Theo hải quan Trung Quốc, năm 2022, nước này đã xuất khẩu 94 tấn gali, tăng 25% so với năm trước. Nhật Bản, Đức và Hà Lan là ba quốc gia nhập khẩu gali lớn nhất của Trung Quốc.

Theo Reuters, Trung Quốc đã quyết định kiểm soát chặt chẽ hơn việc xuất khẩu gali, có hiệu lực từ ngày 1/8 tới. Bộ Thương mại Trung Quốc cho biết động thái này nhằm bảo đảm an ninh quốc gia. Nhiều công ty nghiên cứu và sử dụng gali đang tìm cách đảm bảo nguồn cung, lo ngại các nguyên tố đất hiếm có thể bị kiểm soát tiếp theo.

Sau khi chính phủ Trung Quốc công bố quyết định, giá gali tăng vọt. Theo Fastmarkets, giá gali ngày 7/7 là 326 USD/kg (hơn 7,7 triệu đồng), tăng 43 USD/kg so với tuần trước.

Trước đây, ngành ô tô gặp khó khăn vì thiếu đất hiếm, vốn được dùng làm chip bán dẫn cho thiết bị điện tử. Ford đã phải để khoảng 45.000 xe không thể xuất xưởng, trong khi General Motors đối mặt với con số 95.000 xe chờ chip.

Giám đốc Viện Nghiên cứu Khoáng sản Trọng yếu, ông Alastair Neill, nhận định rằng các nhà sản xuất ô tô đang tìm cách phát triển xe điện thế hệ mới với các lựa chọn như các-bua silic (SiC) và gali nitrit. Dù gali nitrit hiệu suất cao hơn 30%, trong tình hình này, có phương án sản xuất vẫn hơn là không có gì.

Ngành ô tô đang tìm phương án thay thế, một nhà cung cấp Nhật Bản chia sẻ đang xem xét cả các-bua silic và gali nitrit cho chất bán dẫn.

Ông Alastair Neill cho rằng cần tìm giải pháp thay thế gali nitrit, nhưng điều này rất khó và tốn nhiều thời gian.