HIP法による磁気冷凍材料としての球状GdN材料の合成

摘要

近年のエネルギー環境問題を解決する一つの手段として水素エネルギーの利用が求められている．これをエネルギーのインフラにまで至らせるためには，効率のよい水素の輸送·貯蔵法が求められる．現在有望な水素の輸送·貯蔵方法としては，液体水素，圧縮水素，水素吸蔵合金，有機ハイドライドが追求されている．この中で最もコンパクトな（質量－，体積－水素密度がともに最大）水素の形態は液体水素である．しかし水素の液化には20Kという極低温が必要である．そこで，低温でも高効率に冷凍できる技術として磁気冷凍法が期待されている．これは，熱力学第二値則Q=T△Sにより磁気エントロピー変化△Sが熱量Qに変わる「磁気熱量効果」を利用する冷凍法である．Fig.1に磁気冷凍サイクルを示す．外部磁場により一旦揃えた磁気モーメントが断熱消磁により乱雑となる時に磁気エントロピーは増加し磁性体は冷える．この断熱を解放すると磁性体は周りを冷やすことができる．ひき続く断熱励磁の後に断熱を解放すれば外部に排熱できる．このような熱サイクルが磁気冷凍法であり，強磁性体のキュリー点近傍で最大の△Sが得られ，この実現の最大の要件は優れた磁性体の開発である．