革新的水素液化技術への挑戦 ~実用的な磁気冷凍法による水素液化コスト削減に道~
22年4月11日
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20220411/pdf/20220411.pdf

概要
1.国立研究開発法人物質・材料研究機構 (NIMS)、金沢大学、および大島商船高等専門学校からなる研 究チームは、磁気冷凍システムの極低温における駆動を実現し、このシステムによる水素の液化に成功し ました。本研究により、磁気冷凍法による実用的な水素液化が実証され、低コストで省エネルギーな水素 液化プラントの開発に一歩前進しました。

2.2050 年脱炭素社会実現に向け、水素エネルギー利用が加速しています。水素社会の実現に必要なイン フラのうち貯蔵や輸送は、エネルギー密度の観点から液体であることが有利です。
水素は約 20K (-253°C) という極低温で液化するため冷凍機が必要となります。しかしこれまで利用されてきた気体式冷凍機の液化効率は最大 25%程度であり、液化価格が水素製造価格の 3 分の 1 を占めることが、水素供給価格の削減 および水素社会実現に対する障壁となっています。このため液化効率の劇的な向上が求められています。

3.液化効率を大きく上げる有望な技術に磁気冷凍があります。これは、磁性体への磁場の有無の変化に 伴う吸熱・発熱反応を利用した冷却技術です。気体式冷凍機ではエネルギー損失の主要因であった圧縮機 が磁気冷凍では不要となり、従来の課題であった液化効率の 50%以上達成が理論的には可能です。

4.略

5.今回、本研究チームは、最適化された超伝導磁石の磁場中に磁性体を出し入れすることで、高効率で 発熱の少ない磁場変化を与える機構を開発しました。
さらに、AMRR に最適化した熱交換器を開発すると ともに、磁性体形状の改良を行いました。これらにより、冷却動作温度範囲の拡大と極低温で安定した AMRR サイクルを実現し、世界で初めて AMRR による水素の液化に成功しました。
略