18 KJEMI 4 2025 Introduksjon Hydrogen kan være en viktig brikke i et bærekraftig energisamfunn, som en fornybar energibærer som kan produseres med grønn energi. Energitettheten til hydrogen per masse er høy- langt høyere enn for bensin – men ved romtemperatur er hydrogen en gass med svært lav volumetrisk energitetthet. Gassen kan komprimeres under høyt trykk, men selv da er energitettheten lav sammenlignet med andre typer drivstoff, og komprimert hydrogen er dessuten eksplosjonsfarlig. Et alternativ er å kjøle ned hydrogen til væskeform, som har langt høyere tetthet. Men ettersom hydrogen først blir flytende ved 20 K (omtrent -253 °C) er dette en svært energikrevende prosess. Konvensjonell nedkjøling er basert på gasskompressorer som i et kjøleskap og krever omtrent tilsvarende en tredjedel av energien som er lagret i hydrogenet. Mesteparten av denne energien går med til å kjøle fra 77 til 20 K. Derfor ser man på å bytte ut denne delen av kjøleprosessen med magnetisk nedkjøling som har en langt høyere teoretisk effektivitet ved disse lave temperaturene. Magnetokalorisk effekt Magnetisk kjøling utnytter den såkalte magnetokaloriske effekten (engelsk: magnetocaloric) – et fenomen hvor et materiale endrer temperatur når det utsettes for et magnetfelt. Prinsippet ligner på det som skjer i en konvensjonell kjølesyklus basert på kompressorer: prosesser uten varmeutveksling, såkalte adiabatiske prosesser, medfører at det ikke er en endring i den totale entropien (S) i systemet - enkelt forklart graden av uorden i systemet er uendret. Den totale entropien i et materiale er summen av gitterentropien (Sl , fra engelsk: lattice entropy), entropien til ledningselektronene (Se) og den magnetiske entropien (Sm): Lage flytende hydrogen med magneter Hydrogen er en miljøvennlig energibærer om produsert med fornybar energi - såkalt grønt hydrogen - som kan spille en viktig rolle i overgangen bort fra fossile brensler. I noen sammenhenger er flytende hydrogen foretrukket over hydrogengass, men nedkjølingen til væskeform krever store mengder energi. Magnetisk kjøling kan derfor gjøre flytende hydrogen til en mer effektiv energibærer – dersom man finner de riktige materialene. Vilde Gahr Sturtzel Lunde, doktorgradsstipendiat ved avdeling for hydrogenteknologi, Institutt for energiteknikk Lage flytende hydrogen med magneter Hydrogen er en miljøvennlig energibærer om produsert med forny energi - såkalt grønt hydrogen - som kan spille en viktig rol overgangen bort fra fossile brensler. I noen sammenhenger er flyte hydrogen foretrukket over hydrogengass, men nedkjølingen væskeform krever store mengder energi. Magnetisk kjøling kan de gjøre flytende hydrogen til en mer effektiv energibærer – dersom m finner de riktige materialene. Vilde Gahr Sturtzel Lunde, doktorgradsstipendiat ved avdeling for hydrogentekn Institutt for energiteknikk Introduksjon Hydrogen kan være en viktig brikke i et bærekraftig energisamfunn, som en fornybar energibære kan produseres med grønn energi. Energitettheten til hydrogen per masse er høy- langt høyer for bensin – men ved romtemperatur er hydrogen en gass med svært lav volumetrisk energite Gassen kan komprimeres under høyt trykk, men selv da er energitettheten lav sammenlignet andre typer drivsto?, og komprimert hydrogen er dessuten eksplosjonsfarlig. Et alternativ er å kjøle ned hydrogen til væskeform, som har langt høyere tetthet. Men ette hydrogen først blir flytende ved 20 K (omtrent -253 ℃) er dette en svært energikrevende pro Konvensjonell nedkjøling er basert på gasskompressorer som i et kjøleskap og krever om tilsvarende en tredjedel av energien som er lagret i hydrogenet. Mesteparten av denne energie med til å kjøle fra 77 til 20 K. Derfor ser man på å bytte ut denne delen av kjøleprosessen magnetisk nedkjøling som har en langt høyere teoretisk e?ektivitet ved disse lave temperature Magnetokalorisk e2ekt Magnetisk kjøling utnytter den såkalte magnetokaloriske e?ekten (engelsk: magnetocaloric fenomen hvor et materiale endrer temperatur når det utsettes for et magnetfelt. Prinsippet lign det som skjer i en konvensjonell kjølesyklus basert på kompressorer: prosesser varmeutveksling, såkalte adiabatiske prosesser, medfører at det ikke er en endring i den entropien ( ) i systemet - enkelt forklart graden av uorden i systemet er uendret. Den totale entr i et materiale er summen av gitterentropien ( !, fra engelsk: lattice entropy), entropi ledningselektronene ( ") og den magnetiske entropien ( #): = ! + " + # Entropien til ledningselektronene kan generelt antas å være konstant i prosessene vi nå se Dermed vil enhver form for adiabatisk endring i # medføre en motsatt endring i !, som vibrasjoner i gitterstrukturen og tilsvarer temperaturen i materialet.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ3Mzgy