Giant magnetocarolic effect caused by metamagnetic transition for hydrogen magnetic refrigeration

变磁转变引起的巨磁热效应用于氢磁制冷

• 批准号: 21H01820
• 负责人: 松本 宏一
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01820/
• 关键词: 水素; エネルギー効率化; 熱工学; 磁気冷凍; 磁性

水素エネルギーを利用する社会の実現が近づいている。液体水素は水素の貯蔵や輸送形態に有利であり、さらには超伝導技術との融合により、高効率な電力伝送にも活用できる。一方、液体水素を生成するには所定のエネルギーの投入が必要となるため、これに見合う高効率な冷凍技術が鍵となる。申請者らはこれまでに水素磁気冷凍というジャンルを日本で確立してきた。要素研究である、磁性体開発・熱力学サイクルの研究から液化の実証に成功してきた。この過程で、実用冷凍機の実現には、巨大磁気熱量効果を示す磁性体が必要であり、一次相転移磁性体の最適化が有望であることが明らかになった。 令和4年度では、ErCo2, HoCo2の一次転移磁性体以外のRNi2, RAl2系列の熱伝導、電気伝導測定を行い、輸送特性から磁気冷凍用磁性材料の適性を評価した。具体的には磁気冷凍サイクルの磁場変化周期や熱交換時間と得られた熱伝導率を用いて、磁気冷凍用磁性材料の具体的なサイズの検討をおこなった。また、磁場変化時における渦電流発熱を電気伝導率から計算し、熱伝導から要請される磁性体サイズでは冷凍性能に与える影響は非常に小さいことを明らかにし、学術論文で発表した。一次転移磁性体の磁気熱量効果やエントロピー特性を用いて、小型磁気冷凍試験機での性能をサイクルシミュレーションにより解析し、液化冷凍サイクルが可能なことを示した。これら成果について、学会発表をおこなった。試験冷凍機での液化実証に成功し、論文発表を行うともにプレスリリースを行ったが、新聞に取り上げられるなどの成果があった。

Water element production and utilization of social reality in the near future Liquid water element has advantages in storage and transportation modes, and now it has advantages in combination with super conduction technology, high efficiency and power transmission. A party, liquid water element production, the need for investment in the production of high-efficiency refrigeration technology The applicant is determined by the amount of water and the amount of water. Element research, development of magnetic materials, thermodynamic research, liquefaction and realization of success. This process, the realization of refrigeration, large magnetic heat effect, magnetic material is necessary, the optimization of a phase shift magnetic material is expected. In 2010 and 2014, RNi2, RA12 series of magnetic materials other than primary transition magnetic materials such as ErCo2, HoCo2 were evaluated for their thermal conductivity, electrical conductivity, transport characteristics, and suitability for magnetic refrigeration. Specific magnetic field cycle, heat exchange time, thermal conductivity, and specific magnetic field parameters for magnetic refrigeration Eddy current heat transfer, electrical conductivity, calculation, thermal conductivity, etc., when magnetic field changes, influence on freezing performance of magnetic materials is very small, and academic papers are published. The magnetic heat effect of a magnetic material is analyzed and the performance of a small magnetic refrigeration tester is demonstrated. The results of this study are as follows: The results of the experiment were as follows:

项目成果

Magnetic Refrigerant Materials for Hydrogen Liquefaction by Active Magnetic Regenerative Refrigeration

主动磁再生制冷氢液化磁制冷材料

• DOI: 10.2221/jcsj.58.51
• 发表时间: 2023
• 期刊: TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan)
• 作者: 齋藤明子;竹屋浩幸;山本孝史;神谷宏治;松本宏一;沼澤健則
• 通讯作者: 沼澤健則

Thermal and electrical conductivity of magnetic refrigerant RT2 Laves compounds (R: Rare earth; T: Al, Ni) for magnetic refrigerator application

用于磁性制冷剂应用的磁性制冷剂 RT2 Laves 化合物（R：稀土；T：铝、镍）的导热性和导电性

• DOI: 10.1016/j.cryogenics.2022.103519
• 发表时间: 2022
• 期刊: Cryogenics
• 影响因子: 2.1
• 作者: Anastasia Lopatina;Shota Watanabe;Kazumi Futatsuka;Naoya Kumazawa;Yusuke Hirano;Keigo Matsunaga;Satoshi Abe;Koichi Matsumoto;Akiko T. Saito;Hiroyuki Takeya;Takenori Numazawa
• 通讯作者: Takenori Numazawa

Thermal expansion and thermal conductivity of RT2 (R:Gd,Dy,Er; T:Al,Ni) intermetallic compounds for magnetic refrigerator

磁制冷机用RT2(R:Gd,Dy,Er;T:Al,Ni)金属间化合物的热膨胀和导热系数

• DOI: 10.1088/1742-6596/1857/1/012003
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: WATANABE Shota;KOMATSU Shunsuke;FUTATSUKA Kazumi;KUMAZAWA Naoya;MATSUMOTO Koichi (Kanazawa U.); KAMIYA Koji;OYOSHI Keiji;TAKEYA Hiroyuki;NUMAZAWA Takenori (NIMS)
• 通讯作者: NUMAZAWA Takenori (NIMS)

回転型水素液化磁気冷凍機

旋转氢气液化磁制冷机

• 发表时间: 2022
• 作者: 平野 優友;松永 啓吾;水口 皓平;堀江 征生;五十嵐 柚依;松本 宏一;神谷 宏治;内田 公;沼澤 健則
• 通讯作者: 沼澤 健則

Active magnetic regenerative refrigeration using superconducting solenoid for hydrogen liquefaction

使用超导螺线管的主动磁再生制冷用于氢气液化

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac5723
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Koji Kamiya*;Koichi Matsumoto;Takenori Numazawa;Shinji Masuyama;Hiroyuki Takeya;Akiko T. Saito; Naoya Kumazawa;Kazumi Futatsuka;Keigo Matsunaga;Tsuyoshi Shirai;Suguru Takada;Teruhito Iida
• 通讯作者: Teruhito Iida