2023 Fiscal Year Annual Research Report
Giant magnetocarolic effect caused by metamagnetic transition for hydrogen magnetic refrigeration
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21H01820
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
松本 宏一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (10219496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 明子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 主席研究員 (20426612)
沼澤 健則 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, NIMS特別研究員 (30354319)
神谷 宏治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (70549154)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水素 / エネルギー効率化 / 熱工学 / 磁気冷凍 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。磁気冷凍の要素研究である、磁性体開発・熱力学サイクルの両面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５年度では、前年度まで取り組んだ一次転移磁性体ErCo2, HoCo2や二次相転移磁性体のRNi2, RAl2系列に加えて、磁気熱量効果の大きなHoB2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、これらの磁性体が磁気冷凍冷媒物質として優れていることを学術論文や学会講演で発表した。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、液化冷凍サイクル試験結果の解析を行なった。これら成果について、論文発表や国内外での学会発表をおこなった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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