Il National Institute for Materials Science (NIMS), la Tohoku University e il Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hanno sviluppato una serie di Er(Ho)Co₂ a base di leghe di raffreddamento magnetico che possono essere utilizzate per raffreddare in modo efficiente l'idrogeno da 77 K a 20 K:la sua temperatura di liquefazione. Queste leghe mostrano un'eccellente durabilità ciclica e possono essere utilizzate per sviluppare un sistema di refrigerazione magnetica ad alte prestazioni in grado di liquefare l'idrogeno a basso costo, una tecnologia chiave per ottenere un uso diffuso del combustibile verde.

L'idrogeno dovrebbe svolgere un ruolo importante nella promozione di una società a emissioni zero. Il gas idrogeno ha un grande volume e la sua liquefazione ha grandi vantaggi in termini di sicurezza e risparmio di spazio per lo stoccaggio e il trasporto. L'uso diffuso dell'idrogeno richiederà lo sviluppo di nuove tecnologie che consentano la produzione di idrogeno liquido a costi sostanzialmente inferiori. La tecnologia di refrigerazione magnetica sfrutta i cambiamenti nell'entropia magnetica in un materiale magnetico in risposta all'applicazione ciclica e alla rimozione di un campo magnetico esterno. La rimozione del campo magnetico fa sì che i momenti magnetici degli atomi nel materiale cambino da orientamenti allineati a orientamenti casuali. Questo a sua volta fa sì che il materiale assorba calore da un gas refrigerante che lo circonda, raffreddando indirettamente e liquefacendo l'idrogeno. In teoria, la tecnologia di refrigerazione magnetica può essere dal 25% a oltre il 50% più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla tecnologia di refrigerazione a compressione di vapore convenzionale. Inoltre, la dimensione dell'attrezzatura necessaria può essere molto più piccola in quanto non richiede un compressore di grandi dimensioni, un grande consumatore di energia, riducendo potenzialmente in modo significativo i costi di produzione dell'idrogeno liquido. Tuttavia, nessun materiale magnetico esistente è stato in grado di raffreddare efficacemente l'idrogeno in un ampio intervallo di temperature da 77 K (temperatura di liquefazione dell'azoto) a 20 K (temperatura di liquefazione dell'idrogeno) e resistere al deterioramento causato dallo stress interno accumulato derivante dall'esposizione a campi magnetici variabili e temperature.

Er(Ho)Co₂ era noto che i composti magnetici a base erano efficaci nel raffreddare l'idrogeno da 77 K a 20 K. Tuttavia, la loro capacità di raffreddamento non era reversibile a causa delle loro scarse prestazioni cicliche. Questi problemi vengono superati in questo lavoro. Questo gruppo di ricerca ha scoperto che l'aggiunta di tracce di elementi metallici di transizione 3D rende i composti resistenti al deterioramento causato dall'applicazione ripetuta di campi magnetici e dalle fluttuazioni di temperatura. Regolando i tipi e le quantità di questi additivi, il gruppo è stato in grado di sviluppare una serie di materiali magnetici che possono essere utilizzati in combinazione per raffreddare l'idrogeno da 77 K a 20 K senza compromettere le loro elevate capacità di raffreddamento in questo intervallo di temperature. + Esplora ulteriormente

Una svolta "abbastanza semplice" rende più efficiente l'accesso all'idrogeno immagazzinato