Development of low-temperature rare-earth-free solid-state refrigerants for the realization of hydrogen society

• Project/Area Number: 24K21225
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: XU XIAO 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20781389)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木原 工 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (80733021) ; 野村 直之 東北大学, 工学研究科, 教授 (90332519) ; 大森 俊洋 東北大学, 工学研究科, 教授 (60451530)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2027: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 水素の液化 / 磁気冷凍材料 / 弾性冷凍材料

Outline of Research at the Start

水素社会の実現には、再生可能エネルギーによって製造された水素を効率よく運搬する必要があるが、水素を液化しタンカーなどで大量運搬する手段が最も有効とされている。しかし、水素の沸点は20 Kと低いため液体化が難しく、気体冷凍技術の転用が検討・実証研究されているが、効率の低さが障壁となっている。近年、冷凍効率が著しく向上するとされる固体冷凍技術が提案されたが、固体冷媒に希土類元素が多く使用されるなど、多くの問題点を抱えている。本研究は代表者らが開発中の安価でありながら希土類化合物に匹敵する冷凍能力を有する卑金属合金を対象に研究を展開し、レアアースフリー高性能固体冷媒材料群の開発に挑戦する。