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貴金屬支持著汽車產業的未來發展

貴金屬支持著汽車產業的未來發展

為您介紹意外地不為人知的貴金屬在汽車產業所扮演的角色。

汽車產業所面臨的環境

汽車使用由鐵、鋁、銅等多項金屬所構成的零件,但您是否知道這其中也包含貴金屬呢?在此為您介紹意外地不為人知的貴金屬在汽車產業所扮演的角色。

汽車是日本引以為傲的工業產品。汽車的普及為我們帶來了生活品質的提升,而另一方面卻也造成了能源枯竭與暖化、環境污染、安全性等問題。其中採取提升油耗表現或排氣淨化等地球環境維護的措施方案顯著,1960年代美國開始執行汽車排氣規定限制之後,汽車業界每每靠著高度技術通過日漸嚴格的規定限制。自2014年9月起歐盟各國施行「EURO6」,更加嚴格地規定限制粒狀物質(PM)與氮氧化物(NOx)的排氣量等,汽車變得需要更進一步的技術革新。這股趨勢不只侷限於先進國家,也廣泛遍佈於汽車開發中國家的中國或泰國、巴西等其他地區。

電動汽車、燃料電池車等下一個世代的汽車也開始對一般民眾銷售,我們所面臨的汽車環境也迎來了極大的變革期。2010年全世界生產8,000萬台的汽車,到2050年將會增加到每年2億台,預測包含油電混合動力車在內的往復式引擎搭載車,到2040年生產數量將會發展增加到每年1.3億台。規模擴大的汽車市場其相關商務至2040年為止,預計與2010年相比將會增加40%。

IEA

Energy Technology Perspectives: Mitigation Potential in Transport, Presentation COP 20 side-event, 4th December, Lima, Peru,;

http://www.iea.org/etp,

http://www.iea.org/media/workshops/2014/cop20/PHILIBERT_GAGNE_Transport_day_Lima.pdf; IEA Publishing.

Licence: http://www.iea.org/t&c/termsandconditions

貴金屬在汽車產業扮演不可或缺的角色

在世界上不斷擴大規模的汽車市場,省資源、排氣對應處理、安全性、舒適性的提升等,對汽車要求的必要條件也變得越來越嚴格。

近年來直噴引擎、小型增壓器引擎、潔淨柴油引擎、油電混合動力等動力裝置走向多元化發展,要求進一步提升油耗表現與出力性能,在嚴酷的環境下具備經常持續保持性能的耐久性與信賴性,減少排氣內所含的環境污染物質,對環境無害的性能。為了滿足上述廣泛的必要條件,使用貴金屬作為汽車零件。

引擎裝置

作為汽車零件的貴金屬被應用最多的是汽車心臟部分的引擎裝置。除了供應燃料到引擎的燃料泵浦裝置,測量燃料殘量的感測器或噴射裝置,或用於在引擎燃燒室內燃燒混合氣的火星塞外,為避免直接排出排氣內所含的環境污染物質的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、粒狀物質(PM),將排氣感測器、氧氣感測器或引擎操控於最佳狀態的引擎控制裝置(ECU),或為了使ECU能發揮功能,許多檢測、量測各種必要資訊的感測器均採用貴金屬。

※按下各個零件名稱之後便能看到相關詳細資料。

1. 引擎控制裝置(ECU)

匯集由各種感測器送來的資訊得到最適的點火時間點等,於引擎系統的電子操控裝置上使用半導體,並使用各種貴金屬。

【使用的貴金屬】半導體貴金屬材料

2. 燃油傳感器

由位於油箱內浮子支點側的滑動接點(電刷)及與電刷相對的基板所構成,以電氣式檢測接點的移動量測量燃料的殘量。由於在生物燃料對應或純度低的低劣汽油的使用上要求具有耐久性,因而將貴金屬用於電刷或對向基板。

【使用的貴金屬】彈性貴金屬接點厚膜膏材

3. 加速位置感測器

檢測轉換成電氣信號的加速踏板變位量的感測器。用於閥門的開度調整等引擎電子操控、牽引力控制或防止橫滑裝置等車輛操控。

【使用的貴金屬】彈性貴金屬接點厚膜膏材

4. 油門感測器

電子操控式噴射裝置採用引擎或變速器的操控系零件之一。檢測油門閥的旋轉角度輸出到電腦。以此信號進行加速燃料增量(加速時暫時增加燃料噴射量)等引擎操控,或變速器的操控。

【使用的貴金屬】彈性貴金屬接點厚膜膏材

5. 空氣流量感測器

於電子操控式噴射裝置,測定引擎吸入空氣量的感測器。

【使用的貴金屬】白金類細線材料

6. 燃料噴射器

為了達到排氣的淨化,將貴金屬用於要求操控謹密的燃料噴射裝置壓電電極的形成。

【使用的貴金屬】厚膜膏材

7. 渦流感測器

用來檢測使汽缸內產生渦流的閥門旋轉角的感測器,提升燃燒速度或稀薄燃焼極限,改善油耗表現。

【使用的貴金屬】彈性貴金屬接點厚膜膏材

8. 火星塞

用來燃燒汽缸內的壓縮汽油與空氣的混合氣,引起火花的火星塞。要求能夠在1分鐘內經得起反複幾千次點火與爆炸的性能。由於前端的放電電極材料使用貴金屬,進而能夠達到經得起行駛10萬公里的耐久性,大幅延長火星塞的更換時期。

【使用的貴金屬】白金類細線材料

9. 含氧感測器

安裝於觸媒前後,檢測排氣中氧氣濃度的感測器。具有當空燃比濃於理論空燃比時會產生電壓,而在稀薄的情況下不會產生電壓的起電力特性。

【使用的貴金屬】厚膜膏材

10. 排氣淨化用觸媒

作為汽油引擎的排氣淨化裝置使用的三元觸媒,利用一種觸媒將氮氧化物(NOx)還原為氮氣(N2),將碳氫化合物(HC)分解成水(H2O)與二氧化碳(CO2),將一氧化碳(CO)氧化為二氧化碳(CO2),來淨化三種環境污染物質。

【使用的貴金屬】貴金属化合物

11. 排氣溫度感測器

安裝於DPF(Diesel Particulate Filter、柴油微粒去除裝置)及排氣淨化裝置的觸媒轉換器等,檢測觸媒溫度的感測器。測量判斷是否為觸媒正常作動的溫度範圍。

【使用的貴金屬】厚膜膏材白金類細線材料

開關

檢測用於電動窗或空調等便利裝備的各種開關的開閉或多階段開關的位置,電氣流動用的繼電器等,使用信賴性高的貴金屬耐得住-30℃~90℃之間的汽車室溫的高低溫差,而其數量也在增加中。使用貴金屬的電氣接點具有優異的導電性、耐久性與信賴性等,對應微小電流到範圍廣泛的負載。

※按下各個零件名稱之後便能看到相關詳細資料。

1. 回轉開關

方向燈、頭燈、雨刷等

【使用的貴金屬】貴金屬複合材料彈性貴金屬接點厚膜膏材

2. 按鍵開關

電動窗、空調、汽車音響、導航器等

【使用的貴金屬】
電氣接點材料貴金屬複合材料鉚釘型接點CROSS BAR接點彈性貴金屬接點

其他零件

使用貴金屬的汽車零件涉及層面廣泛。

※按下各個零件名稱之後便能看到相關詳細資料。

1. 室內鏡/後照鏡的反射膜

【使用的貴金屬】濺鍍靶材・蒸鍍材料

2. 導線連接器

【使用的貴金屬】電鍍製程貴金屬素材貴金屬複合材料

再利用

如先前所介紹的汽車的各個部位都使用了貴金屬,完成任務的汽車透過再利用成為貴重的資源。天然礦石1噸中的白金含量為3~7g,這相當於1只指輪,以排氣淨化裝置所使用的觸媒為首,約相當於整輛汽車4台的份量。【回收・精製、使用後觸媒再利用】

田中貴金屬在汽車領域應擔負的使命

汽車產業朝著IT化、電裝化方向發展,作為汽車零件原材料的貴金屬今後也將持續發揮極大的作用。而在要求進一步因應環境,汽車普及數量不斷成長的情況下,將會需要更多的貴金屬。在汽車產業面臨的這樣的狀況下,貴金屬的穩定供應與降低成本成了汽車製造不間斷的重要課題。

田中貴金屬今後也將從原材調度到材料加工、供應與回收階段的資源循環,以全方位提供實現的結構。此外,藉由貴金屬於必要部分精準作用的「少貴金屬化」減少貴金屬使用量,不斷從事研究以提供優良的成本效能。我們希望最終透過將貴金屬的特性發揮到最大極限的創新產品與高技術力,對汽車的未來發展貢獻一己之力。

*參考文獻與資料

  • International Energy Agency http://www.iea.org
  • 一般社團法人日本汽車工業會網站 http://www.jamabj.cn/
  • 社團法人汽車技術會 汽車用語日英辭典
  • 三榮書房 汽車資訊辭典 大車林