Bỗng trở nên "quý như vàng", kim loại tan trong bàn tay có gì hay mà bị săn lùng ráo riết?

Một trong những thay đổi lớn mà con người đang chứng kiến ở thời điểm hiện tại là cuộc cách mạng xe điện. Trước đây, báo chí thường nói đến xe điện như một xu hướng tiêu dùng mới, nhưng thực chất thì xe điện giống một bước phải tiến đến để bảo vệ môi trường.

Nhiều quốc gia và khu vực đã thảo kế hoạch để đưa xe điện vào giao thông công cộng trong thời gian sớm nhất. Có thể kể tới như Liên minh châu Âu đã thông qua chính sách cấm bán xe sử dụng động cơ đốt trong kể từ năm 2035, hay bang California ở Mỹ cũng đang thảo luận để có kế hoạch tương tự Liên minh châu Âu.

Thoạt nhìn, nhiều người có thể nghĩ ô tô điện cũng tương tự với ô tô xăng, nhưng thực chất, để làm được một mẫu xe điện tối ưu và hiệu quả thì các nhà sản xuất phải thiết kế lại hoặc thiết kế mới nhiều bộ phận, mà quan trọng nhất trong số đó phải kể tới hệ thống sạc và bộ pin

TAN CHẢY TRONG BÀN TAY, NẮM GIỮ "TRÁI TIM" XE ĐIỆN

Trong khi các nhà sản xuất có thể cải tiến động cơ điện một cách nhanh chóng thì ở chiều ngược lại, pin và hệ thống sạc đang không phát triển cùng tốc độ. Công nghệ pin lithium-ion xuất hiện trên một sản phẩm thương mại của Sony lần đầu từ năm 1991 sau khoảng 20 năm nghiên cứu; từ đó cho đến nay, công nghệ cơ bản của loại pin này không có quá nhiều cải tiến.

Vì lẽ đó, các nhà sản xuất xe điện hiện nay đang vô cùng sốt sắng tìm kiếm các phương án có thể giúp xe điện tối ưu và nhẹ hơn, từ đó cắt giảm được chi phí sản xuất. Bất ngờ, Gali có thể giúp các nhà sản xuất bớt đau đầu.

Gali là một loại kim loại chỉ chiếm 0,0019% vỏ Trái Đất, có đặc tính vật lý khá thú vị là tan chảy ở 29 ^o C nên hoàn toàn có thể hóa lỏng ngay trong tay người. Hợp chất Gali Nitrit (GaN) là một chất bán dẫn, tức là một chất có thể dẫn hoặc cách điện tùy điều kiện.

Gali Nitrit là một nguyên liệu quan trọng với xe điện. Hợp chất này được sử dụng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều mà động cơ điện sử dụng và dòng điện một chiều mà bộ pin cung cấp, hoặc sử dụng để điều chỉnh hiệu điện thế - ví dụ từ 240 vôn ở sạc cấp độ 2 lên 400 hoặc 800 vôn cho bộ pin, hoặc xuống 12 vôn cho bóng đèn, sưởi ghế...

So với chất bán dẫn từ silicon đang được sử dụng rất phổ biến, Gali Nitrit qua nghiên cứu cho thấy có thể hoạt động nhanh hơn 20 lần, có khả năng dẫn truyền dòng điện lớn gấp 3 lần, rút ngắn thời gian sạc 3 lần mà kích thước và khối lượng thì chỉ bằng một nửa. Vì đặc tính này mà Gali Nitrit đang trở thành mục tiêu nghiên cứu của nhiều nhà sản xuất, được xem là tương lai của xe điện.

Song, nhà cung cấp gali số 1 thế giới mới đây có một động thái khiến những đơn vị đang nghiên cứu ứng dụng gali phải đau đầu suy nghĩ.

CUỘC ĐUA TÌM NGUỒN CUNG

Trên thực tế, gali gần như không tồn tại tự do trong tự nhiên. Gali thường được tìm thấy trong quặng kẽm hoặc bô xít (quặng nhôm), nhưng ở số lượng rất nhỏ. Gali công nghiệp sản xuất được cũng là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất nhôm. Theo Liên minh Nguyên liệu Thô Trọng yếu (Critical Raw Materials Alliance - CRMA, một tổ chức tập hợp các công ty và hội thương mại trong lĩnh vực nguyên vật liệu thuộc nhóm "trọng yếu" theo định nghĩa của Ủy ban châu Âu EC), Trung Quốc đang cung cấp khoảng 80% gali cho toàn thế giới; ngoài các công ty tại Trung Quốc thì theo CRMA, chỉ có một công ty ở châu Âu, một số ở Nhật có khả năng sản xuất gali có độ nguyên chất đạt yêu cầu.

Theo số liệu của hải quan Trung Quốc, quốc gia này đã xuất khẩu 94 tấn gali trong năm 2022, tăng 25% so với năm 2021. Các quốc gia nhập khẩu lớn của gali Trung Quốc là Nhật Bản, Đức và Hà Lan.

Theo như hãng thông tấn Reuters đưa tin thì gần đây, Trung Quốc đã đưa ra quyết định kiểm soát chặt hơn và hạn chế xuất khẩu gali. Quyết định này sẽ đi vào thực hành từ ngày 1/8 tới đây. Bộ Thương mại Trung Quốc cho biết rằng kiểm soát xuất khẩu gali là một hành động nhằm gìn giữ an ninh quốc gia. Cũng theo Reuters thì các công ty nghiên cứu hoặc sử dụng gali đang phải chạy đua, cố gắng đảm bảo nguồn cung của kim loại này, cũng như các chất bán dẫn khác do lo ngại sau gali, các nguyên tố đất hiếm sẽ là thứ tiếp theo bị kiểm soát xuất khẩu.

Ngay sau khi chính phủ Trung Quốc công bố quyết định, giá gali đã bật tăng. Theo số liệu của Fastmarkets hôm 7/7, mỗi kilogam gali có giá 326 USD (tương đương hơn 7,7 triệu đồng), tăng 43 USD (khoảng 1 triệu đồng) so với một tuần trước đó.

Trước đây, nhiều nhà sản xuất ô tô phải điêu đứng vì thiếu đất hiếm. Đó là bởi nhiều nguyên tố đất hiếm được sử dụng làm chip bán dẫn, là bộ phận quan trọng để điều khiển các thiết bị điện tử. Hãng xe Ford đã từng có tới khoảng 45.000 xe phải nằm chờ chip bán dẫn, trong khi con số của General Motors lên tới 95.000 chiếc.

Theo Giám đốc Viện nghiên cứu Khoáng sản Trọng yếu (Critical Minerals Institute), ông Alastair Neill, thì các nhà sản xuất ô tô đang nghiên cứu phát triển các mẫu xe điện thế hệ mới có thể cân nhắc sử dụng các-bua silic (SiC), mặc dù so với các-bua silic thì gali nitrit có hiệu suất tốt hơn 30%, nhưng trong bối cảnh này thì có để sản xuất vẫn hơn trắng tay.

Trên thực tế, các đơn vị trong ngành sản xuất ô tô cũng đang tính các phương án đối phó. Trao đổi với Reuters, một nhà cung cấp của Nhật cho biết đang cân nhắc cả các-bua silic và gali nitrit để làm chất bán dẫn.

Ông Alastair Neill cũng cho biết thêm: "[Các đơn vị] phải tìm thêm các lựa chọn khác, nhưng không dễ để thay thế gali nitrit. Tìm ra một phương án khác tốn rất nhiều thời gian".