El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), la Universidad de Tohoku y el Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón (JASRI) han desarrollado una serie de Er(Ho)Co₂ Aleaciones de enfriamiento magnético basadas en que se pueden usar para enfriar eficientemente hidrógeno de 77 K a 20 K:su temperatura de licuefacción. Estas aleaciones muestran una excelente durabilidad cíclica y se pueden usar para desarrollar un sistema de refrigeración magnética de alto rendimiento capaz de licuar hidrógeno a bajo costo, una tecnología clave para lograr un uso generalizado del combustible verde.

Se espera que el combustible de hidrógeno desempeñe un papel importante en la promoción de una sociedad neutral en carbono. El gas hidrógeno tiene un gran volumen y su licuefacción tiene grandes ventajas en términos de seguridad y ahorro de espacio para almacenamiento y transporte. El uso generalizado de hidrógeno requerirá el desarrollo de nuevas tecnologías que permitan la producción de hidrógeno líquido a un costo sustancialmente menor. La tecnología de refrigeración magnética aprovecha los cambios en la entropía magnética en un material magnético en respuesta a la aplicación y eliminación cíclica de un campo magnético externo. La eliminación del campo magnético hace que los momentos magnéticos de los átomos en el material cambien de orientaciones alineadas a orientaciones aleatorias. Esto, a su vez, hace que el material absorba el calor de un gas refrigerante que lo rodea, enfriando y licuando indirectamente el hidrógeno. En teoría, la tecnología de refrigeración magnética puede ser entre un 25 % y un 50 % más eficiente energéticamente que la tecnología convencional de refrigeración por compresión de vapor. Además, el tamaño del equipo necesario puede ser mucho más pequeño, ya que no requiere un compresor grande, un gran consumidor de energía, lo que podría reducir significativamente el costo de producción de hidrógeno líquido. Sin embargo, ningún material magnético existente fue capaz de enfriar de manera eficiente el hidrógeno en un amplio rango de temperatura de 77 K (temperatura de licuefacción de nitrógeno) a 20 K (temperatura de licuefacción de hidrógeno) y resistir el deterioro causado por la tensión interna acumulada resultante de la exposición a campos magnéticos cambiantes y temperaturas.

Er(Ho)Co₂ Se sabía que los compuestos magnéticos a base de hidrógeno eran efectivos para enfriar hidrógeno de 77 K a 20 K. Sin embargo, su capacidad de enfriamiento no era reversible debido a su bajo rendimiento cíclico. Estos problemas se superan en este trabajo. Este grupo de investigación descubrió que al agregar trazas de elementos de metales de transición 3d, los compuestos son resistentes al deterioro causado por la aplicación repetida de campos magnéticos y la fluctuación de temperatura. Al ajustar los tipos y cantidades de estos aditivos, el grupo pudo desarrollar una serie de materiales magnéticos que se pueden usar en combinación para enfriar hidrógeno de 77 K a 20 K sin comprometer sus altas capacidades de enfriamiento en este rango de temperatura. + Explora más

Un avance 'bastante simple' hace que el acceso al hidrógeno almacenado sea más eficiente