National Institute for Materials Science (NIMS), Tohoku University en Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hebben een serie Er(Ho)Co₂ ontwikkeld -gebaseerde magnetische koellegeringen die kunnen worden gebruikt om waterstof efficiënt te koelen van 77 K tot 20 K:de liquefactietemperatuur. Deze legeringen vertonen een uitstekende cyclische duurzaamheid en kunnen worden gebruikt om een ​​hoogwaardig magnetisch koelsysteem te ontwikkelen dat in staat is tot goedkope waterstofvloeibaarmaking - een sleuteltechnologie om wijdverbreid gebruik van de groene brandstof te bereiken.

Waterstofbrandstof zal naar verwachting een belangrijke rol spelen bij het bevorderen van een koolstofneutrale samenleving. Waterstofgas heeft een groot volume en het vloeibaar maken ervan heeft grote voordelen op het gebied van veiligheid en ruimtebesparing voor opslag en transport. Een wijdverbreid gebruik van waterstof vereist de ontwikkeling van nieuwe technologieën die de productie van vloeibare waterstof tegen aanzienlijk lagere kosten mogelijk maken. Magnetische koeltechnologie maakt gebruik van veranderingen in magnetische entropie in een magnetisch materiaal als reactie op cyclische toepassing en verwijdering van een extern magnetisch veld. Verwijdering van het magnetische veld zorgt ervoor dat de magnetische momenten van atomen in het materiaal veranderen van uitgelijnde oriëntaties naar willekeurige oriëntaties. Dit zorgt er op zijn beurt voor dat het materiaal warmte absorbeert van een koelgas eromheen, waardoor waterstof indirect wordt afgekoeld en vloeibaar wordt. In theorie kan magnetische koeltechnologie 25% tot meer dan 50% energiezuiniger zijn dan de conventionele dampcompressie-koeltechnologie. Bovendien kan de benodigde apparatuur veel kleiner zijn omdat er geen grote compressor voor nodig is - een grote energieverbruiker - waardoor de productiekosten voor vloeibare waterstof aanzienlijk kunnen worden verlaagd. Geen enkel bestaand magnetisch materiaal was echter in staat om waterstof efficiënt te koelen over een breed temperatuurbereik van 77 K (temperatuur voor het vloeibaar maken van stikstof) tot 20 K (temperatuur voor het vloeibaar maken van waterstof) en bestand te zijn tegen de verslechtering veroorzaakt door geaccumuleerde interne spanning als gevolg van blootstelling aan veranderende magnetische velden en temperaturen.

Er(Ho)Co₂ Het was bekend dat magnetische verbindingen op basis van magnetische verbindingen effectief waren in het koelen van waterstof van 77 K tot 20 K. Hun koelvermogen was echter niet omkeerbaar vanwege hun slechte cyclische prestaties. Deze problemen worden in dit werk overwonnen. Deze onderzoeksgroep ontdekte dat door het toevoegen van sporen van 3D-overgangsmetaalelementen de verbindingen bestand zijn tegen aantasting veroorzaakt door herhaalde magnetische veldtoepassing en temperatuurschommelingen. Door de soorten en hoeveelheden van deze additieven aan te passen, kon de groep een reeks magnetische materialen ontwikkelen die in combinatie kunnen worden gebruikt om waterstof te koelen van 77 K tot 20 K zonder afbreuk te doen aan hun hoge koelvermogen over dit temperatuurbereik. + Verder verkennen

Een 'vrij eenvoudige' doorbraak maakt toegang tot opgeslagen waterstof efficiënter