National Institute for Materials Science (NIMS), Tohoku University och Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) har utvecklat en serie Er(Ho)Co₂ -baserade magnetiska kyllegeringar som kan användas för att effektivt kyla väte från 77 K till 20 K:dess kondensationstemperatur. Dessa legeringar uppvisar utmärkt cyklisk hållbarhet och kan användas för att utveckla ett högpresterande magnetiskt kylsystem som kan vätgas till låg kostnad - en nyckelteknologi för att uppnå utbredd användning av det gröna bränslet.

Vätgasbränsle förväntas spela en viktig roll för att främja ett koldioxidneutralt samhälle. Vätgas har stor volym och dess flytning har stora fördelar vad gäller säkerhet och utrymmesbesparing för lagring och transport. En utbredd användning av väte kommer att kräva utveckling av ny teknik som möjliggör produktion av flytande väte till avsevärt lägre kostnad. Magnetisk kylteknik utnyttjar förändringar i magnetisk entropi i ett magnetiskt material som svar på cyklisk applicering och avlägsnande av ett externt magnetfält. Avlägsnande av magnetfältet gör att de magnetiska momenten hos atomer i materialet ändras från inriktade orienteringar till slumpmässiga orienteringar. Detta gör i sin tur att materialet absorberar värme från en köldmediegas som omger det, vilket indirekt kyler och gör vätgas till flytande form. I teorin kan magnetisk kylteknik vara 25 % till mer än 50 % mer energieffektiv än den konventionella kyltekniken med ångkompression. Dessutom kan storleken på den nödvändiga utrustningen vara mycket mindre eftersom den inte kräver en stor kompressor - en stor energikonsument - vilket potentiellt kan minska produktionskostnaderna för flytande väte avsevärt. Inget befintligt magnetiskt material kunde emellertid effektivt kyla väte över ett brett temperaturområde från 77 K (kväveförvätsningstemperatur) till 20 K (vätgasförvätsningstemperatur) och motstå försämringen som orsakas av ackumulerad inre stress till följd av exponering för förändrade magnetfält och temperaturer.

Er(Ho)Co₂ -baserade magnetiska föreningar hade varit kända för att vara effektiva för att kyla väte från 77 K till 20 K. Men deras kylningsförmåga var inte reversibel på grund av deras dåliga cykliska prestanda. Dessa problem övervinns i detta arbete. Den här forskargruppen upptäckte att genom att lägga till spårmängder av 3d-övergångsmetallelement gör föreningarna motståndskraftiga mot försämring orsakad av upprepad magnetfälttillämpning och temperaturfluktuationer. Genom att justera typerna och mängderna av dessa tillsatser kunde gruppen utveckla en serie magnetiska material som kan användas i kombination för att kyla väte från 77 K till 20 K utan att kompromissa med deras höga kylningsförmåga över detta temperaturområde. + Utforska vidare

Ett "ganska enkelt" genombrott gör tillgången till lagrat väte effektivare