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摘 要：日本的研究小组开发出以Er(Ho)Co2系化合物为基础的一系列合金，作为应对氢液化所需的全部温度范围（77~20K[开尔文]）的新型高效磁制冷用材料。利用由这些合金组合而成的磁制冷系统，有望实现高效氢液化，这也是实现绿色燃料社会的关键技术之一。
关键字：液氢、高效氢液化、合金、磁制冷材料、磁制冷系统、氢液化系统
氢在实现脱碳社会的道路上发挥重要作用。关于氢的大量储存和运输，比起气体状态，液体状态在安全等方面具有压倒性的优势。为促进氢的普及，需要开发一种可大幅降低液氢制造成本的技术。
磁制冷技术的原理是，沿外部磁场整齐排列的原子磁铁的方向因磁场消失而变得杂乱无序时的磁熵增加量，通过从周围（制冷剂气体）吸收热量补偿，从而实现吸热。与现有的气体制冷技术相比，磁制冷技术大幅节省能源，理论上可以将氢液化效率从25%（气体制冷）提高到50%以上，有助于装置的小型化，而且无需使用成本占比高的大型压缩机，因此有望实现大幅降低制造成本的效果。然而，此前一直没有找到能够覆盖从氮液化温度到氢液化所需的广泛工作温度范围（77~20K）、冷却能力强且不会因磁场和温度的升降而发生劣化（内部应力的积蓄导致的破坏）的合适材料。
本研究发现，在氢液化温度（20 K）到氮液化温度（77 K）的范围内，通过向制冷能力非常强的磁体Er (Ho)Co2系化合物中添加微量的3d族过渡金属，可以抑制伴随反复施加磁场和升降温度的结构变化所引起的体积膨胀，并且不会使材料劣化。另外，还开发出具有类似组成和晶体结构的一系列材料组，其仅通过调整添加元素的种类和数量，就能够在保持强制冷能力的同时覆盖氢液化所需的全部温度范围（77~20K）（如下图）。
开发出的以Er(Ho)Co2系化合物为基础的一系列材料，其在氢液化所需的全部温度范围（77~20K）内具有强制冷效果