Internacional. Un estudio reciente propone una técnica que podría utilizarse para la licuefacción de hidrógeno mediante refrigeración magnética a bajas temperaturas.
La refrigeración magnética es un método de enfriamiento que utiliza campos magnéticos. Tradicionalmente se ha estudiado para su uso en refrigeración casi a temperatura ambiente. Sin embargo, recientemente, los investigadores se han centrado en temperaturas objetivo más bajas. Por ejemplo, para la licuefacción de hidrógeno (que es una opción atractiva para el almacenamiento de recursos energéticos renovables) se requiere enfriar el gas hidrógeno a una temperatura de condensación de 20 K.
Con la refrigeración magnética, el enfriamiento se logra a través de los cambios en la entropía magnética que ocurren cuando se aplica un campo magnético, fenómeno conocido como efecto magnetocalórico. Hasta ahora, la mayoría de las investigaciones han utilizado campos magnéticos elevados (al menos 5 Teslas) para obtener un gran cambio de entropía, lo que requiere un imán superconductor y, por tanto, un gran coste energético. Para la licuefacción de hidrógeno, el campo magnético requerido es más de varios Teslas en el rango de temperatura entre las temperaturas de licuefacción de hidrógeno (20,3 K) y nitrógeno (77 K). Por tanto, sería necesario el uso de campos magnéticos más fuertes, pero con un gran costo energético para generar el campo magnético.
Un estudio reciente ha propuesto una técnica de enfriamiento magnético más eficiente, en la que pequeñas variaciones en el campo magnético pueden lograr una eficiencia de enfriamiento de una magnitud mayor que la que se ha logrado utilizando materiales magnetocalóricos típicos. Los autores utilizaron holmio, un material antiferromagnético que presenta un cambio pronunciado en la magnetización según la temperatura y el campo magnético aplicado. Cabe señalar que los autores no encontraron un efecto magnetocalórico convencional significativo. Descubrieron que una pequeña variación del campo magnético permite una refrigeración magnética muy eficiente mediante el uso de materiales con fuertes variaciones de magnetización, como el holmio.
En cuanto a las aplicaciones prácticas, estudios anteriores han presentado prototipos de refrigeradores AMR que utilizan imanes superconductores. En este estudio, los autores discutieron el posible uso de un sistema de refrigeración magnético llamado regenerador magnético activo (AMR) con holmio, utilizando un pequeño cambio en el campo magnético.
Los autores esperan que sus hallazgos puedan abrir un nuevo campo de investigación centrado en la refrigeración magnética a un costo reducido utilizando un campo magnético bajo. De hecho, la técnica propuesta se puede implementar utilizando imanes permanentes, en lugar de los imanes superconductores que se utilizan normalmente en la investigación actual, que requieren grandes costes operativos. Los autores creen que la técnica propuesta podría ser una alternativa adecuada al enfriamiento por compresión de gas convencional para la licuefacción de hidrógeno.
Fuente: Nature.
