Sự phát triển ngành giao thông sạch, bền vững trong tương lai có nhiều mối đe dọa hơn là khí thải khí từ ống xả. Những khoáng chất được sử dụng để chế tạo pin xe điện và động cơ điện, nhiều loại trong số đó được khai thác và tinh chế hoặc trong quá trình sử dụng gây ô nhiễm môi trường. Đặt mục tiêu qiải quyết những thách thức này, General Motors (GM) đã ký kết quan hệ hợp tác với một công ty khởi nghiệp Mỹ, đang nghiên cứu chế tạo ra nam châm vĩnh cửu “bền vững” hơn trong động cơ điện.

Niron Magnets là công ty khởi nghiệp công nghệ, được thành lập từ một chương trình nghiên cứu tại Đại học Minnesota. Mỹ nhằm loại bỏ sử dụng đất hiếm mà quá trình khai thác gây ô nhiễm không thể phục hồi môi trường, thay thế những vật liệu quý giá đó bằng những vật liệu phổ thông và sạch hơn.

Tài sản trí tuệ của công ty hiện bao gồm 30 bằng sáng chế đã được cấp chứng nhận và 20 bằng sáng chế khác đang chờ xử lý, nhưng đỉnh điểm hiện tại của công ty là công nghệ Clean Earth Magnet độc quyền của Niron, sử dụng nguyên liệu Iron Nitride để tạo ra nam châm có độ từ hóa cao nhưng không gây nhiễm độc môi trường như đất hiếm.

Tháng 10/2023, công nghệ này được vinh danh là một trong những Phát minh Tốt nhất năm 2023 của TIME, một thành tựu khoa học đáng ngưỡng mộ sau một thập kỷ phát triển. Với những cơ sở sản xuất thí điểm đang hoạt động ở Minnesota, Niron tin rằng công nghệ nam châm vĩnh cửu không đất hiếm sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong thiết kế động cơ xe điện, hệ thống truyền động và những công nghệ sử dụng nam châm khác trong tương lai.

Xe điện của General Motors sẽ sử dụng động cơ điện có nam châm không đất hiếm. Ảnh InsideEVs

Hai nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) GM và Stellantis đặc biệt quan tâm đến những thành quả của Niron Magnets, quyết định ký kết các thỏa thuận hợp tác hỗ trợ công ty đạt được quy mô sản xuất cho thương mại, hy vọng hạn chế được sự phụ thuộc của chuỗi cung ứng đồng thời thúc đẩy phát triển công nghệ xe điện bền vững.

Ngày 8/11, GM đã công bố một thỏa thuận hợp tác với Niron Magnets, có trụ sở tại Minneapolis để phát triển và mở rộng quy mô sản phẩm mà công ty Niron tuyên bố là “nam châm vĩnh cửu đầu tiên và duy nhất trên thế giới có nguồn điện cấp ô tô hoàn toàn không chứa các vật liệu quý hiếm”. Cả hai công ty đều tuyên bố, công nghệ này là phương pháp chế tạo một bộ phận quan trọng cho động cơ điện, sử dụng vật liệu thay thế khoáng chất đất hiếm, được dùng trong hầu hết các nam châm hiện nay.

Kai Daniels, Giám đốc Giám sát tại GM Ventures, công ty vốn công nghệ tương lai của nhà sản xuất ô tô đầu tư vào Niron Magnets, cho biết: “Những khoáng chất đất hiếm này rất khó khai thác, ngoài giá thành đắt đỏ, vật liệu sản xuất hoàn toàn ở nước ngoài. Do đó, phương án thiết kế nam châm vĩnh cửu không sử dụng đất hiếm là cơ hội tuyệt vời để tập đoàn giảm chi phí và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường của động cơ xe điện đồng thời nội địa hóa chuỗi cung ứng xe điện ở Bắc Mỹ.”

Ông Daniels nói thêm, hiện nam châm đang được phát triển trên cơ sở sắt nitrit, “là một vật liệu dồi dào, giá cả phải chăng và bền vững, có tiềm năng lớn cho thương mại hóa sản phẩm và ứng dụng cho xe điện trong tương lai”.

Jonathan Rowntree, Giám đốc điều hành của Niron Magnets cho biết, công ty có 60 nhân viên nhưng hy vọng sẽ tăng gấp đôi lực lượng lao động này vào thời điểm này vào năm sau. Ông và các quan chức GM từ chối nêu khoản kinh phí mà nhà sản xuất ô tô đang đầu tư vào công ty khởi nghiệp nhưng cho biết, quá trình phát triển vật liệu cho nam châm vĩnh cửu sẽ được thực hiện ở cả hai công ty.

Rowntree cho biết: “Nam châm vĩnh cửu có ý nghĩa quan trọng trong điện khí hóa, là thành phần thiết yếu của vô số bộ phận trên xe ô tô, từ loa đến động cơ, máy bơm và máy nén. Nam châm điện có giá trị lớn nhất đối với GM là hệ thống truyền động của xe điện trong tương lai.”

Nguyên liệu Iron Nitride. Ảnh: Niron Magnetics

Niron mở rộng sản xuất nam châm EV không cần đất hiếm

Theo thông cáo từ nhà sản xuất Nam châm đất sạch, công ty đã thu được thêm 33 triệu USD tiền tài trợ. Ngoài nguồn tài trợ ban đầu từ GM và Stellantis, các nhà đầu tư sớm hơn là Shakopee Mdewakanton Sioux Community (SMSC) và Đại học Minnesota (UMN) cũng tham gia vòng gọi vốn này.

Trong động cơ điện, nam châm vĩnh cửu, được đặt tên vì vật liệu tạo ra lực từ không đổi là thành phần trọng tâm để chuyển điện năng thành năng lượng cơ học. Trong một thông cáo báo chí, công ty cho biết:

“Vòng tài trợ mới này sẽ thúc đẩy tiến trình thương mại hóa Nam châm vĩnh cửu sạch, được phát triển trên cơ sở nguyên liệu Iron Nitride của Niron, bền vững với môi trường, hiện diện trên toàn cầu và được sản xuất từ ​​nguồn cung đầu vào ổn định. Đây cũng là loại vật liệu của Niron thay thế cho đất hiếm, tăng cường độ ổn định nhiệt độ của động cơ so với những phiên bản động cơ khác hiện có trên thị trường,có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình sử dụng xe điện.” Công nghệ của Niron cũng thu hút được nguồn đầu tư từ Volvo.

Ông Rowntree giải thích, hiện nay khoảng 90% hoạt động sản xuất nam châm vĩnh cửu phụ thuộc vào Trung Quốc, đây là vấn đề đáng kể đối với các nhà sản xuất ô tô đang tìm phương án mở rộng quy mô chuỗi cung ứng xe điện mà không dựa vào nguồn cung từ một quốc gia có mâu thuẫn thương mại với Mỹ.

Những điều khoản trong Đạo luật Giảm lạm phát cho thấy, các khoản tín dụng thuế của nhà sản xuất xe điện sẽ bị hạn chế nặng nề nếu phụ thuộc vào pin, linh kiện pin và khoáng sản đất hiếm từ Trung Quốc. Hơn nữa, phương thức tiếp cận của Niron Magnets “cho phép sản xuất nam châm vĩnh cửu không chỉ ở Mỹ mà còn có thể sản xuất ở mọi nơi trên toàn cầu, sử dụng nguyên liệu thô dồi dào và bền vững mà không cần khai thác các mỏ đất hiếm mới, gây ô nhiễm môi trường”.

Tập đoàn GM hiện đang không mấy suôn sẻ trong quá trình chuyển đổi sang xe điện, gặp nhiều khó khăn để đưa các mẫu xe điện, xây dựng trên nền tảng Ultium. Gần đây, doanh nghiệp thông báo trì hoãn thời gian đưa vào hoạt động các nhà máy sản xuất pin, chấm dứt liên doanh với Honda để sản xuất xe điện giá trung bình và mục tiêu sản xuất 400.000 xe điện ở Bắc Mỹ vào giữa năm 2024.

Trong cuộc họp báo tuần này, các quan chức GM tin tưởng rằng, tương lai của hãng sẽ là phát triển xe điện chạy pin, khoản đầu tư vào Niron Magnets là đòn bẩy để công ty đạt được mục tiêu đề ra, xe điện có giá cả phù hợp và quá trình sản xuất giảm tác động môi trường.