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摘 要：氢气是备受期待的新一代燃料。然而，要想使其更易于搬运和储存，需要将其温度降低至-253℃以下的极低温，以从气态转化为液态。日本国立研究开发法人物质材料研究机构（NIMS）的神谷宏治所带领的研究小组正在尝试利用“磁”力解决该问题。研究团队如何克服现有技术瓶颈？本文对神谷进行了采访。
关键字：磁制冷技术、清洁液氢、主动蓄冷式磁制冷、创新型氢气液化系统、HoAl2
当把磁性物质从磁场中取出时，磁性材料会使周围环境冷却，这就是“磁热效应”。
然而，如果只是单纯利用这一原理，制造出的设备只能产生5℃左右的温差。要打造能够实现氢气液化的实用模型，必须要扩大其工作温度范围。
为解决该问题，神谷宏治领导的研究小组在实验中采用了“主动蓄冷式磁制冷”（AMRR：Active Magnetic Regenerative Refrigeration，下称AMR）技术。
AMR，即使磁性材料在制冷的同时承担蓄冷工作，从而产生更大温差。据了解，家用电器领域早已开始了相关研究，但家电的要求和氢气液化所需的极低温的要求是完全不同的，相关技术无法直接应用。
本研究采用了HoAl2（钬铝金属间化合物）作为磁性材料，该材料在接近氢气液化温度的极低温条件下具有较高冷却效果。本研究将这种化合物加工成微粒，并填充到容器中。
被用作磁性材料的HoAl2微粒，从多种候选材料中经评估选出
“可以这样想象，磁性材料的每一个微粒都会发生磁热效应。当向磁性材料施加磁场时，磁性材料的整体温度会升高。在它周围充满了热交换气体，当气体吸收了磁性材料的热量后，让气体从低温侧流向高温侧。这时，整个磁性材料内就产生了温度差，高温侧的温度会越来越高。
在冷却过程持续进行中，移动磁性材料并让它脱离磁场。如此一来，整个磁性材料的温度就会下降，这个时候如果让气体向相反的方向流动，那么低温侧的温度就会骤然下降。每个微粒的温度变化只有5℃左右，但利用热交换气体，通过热泵方式就能产生更大的温度变化，这就是AMR循环的效果。可以把这个过程想象成磁性微粒和气体对热量进行水桶接力。”
此外，HoAl2易受磨损且容易被粉碎，为此研究中还将破碎后的HoAl2粉末加工成防冲压的印章形状。
使用微粒作为磁性材料的想法早已存在，材料也是在经过仔细研究后选定的，而通过该机制实现氢气液化却是第一次。
构成AMR循环的4个过程的图示：磁性材料容器中填充了磁性材料和热交换气体，由磁热效应累积而冷却的气体在另一舱中冷却氢气并使其液化
“我们采用AMR循环成功液化了氢气，使采用磁能液化氢气的技术从实验室一跃进入了现实世界。”神谷充满自豪地表示。