Nachricht vom 17. Juli 2023

Magnetische Kühlung: HZDR und MAGNOTHERM bündeln Kompetenzen

Strategische Partnerschaft zur Entwicklung von Wasserstoff-Verflüssigungsanlage gestartet

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und das Unternehmen MAGNOTHERM arbeiten ab sofort noch enger bei der Entwicklung von Technologien zusammen, die auf dem Prinzip der magnetischen Kühlung basieren. Dies bestätigten der Wissenschaftliche Direktor des HZDR, Prof. Sebastian M. Schmidt, und die Geschäftsführer von MAGNOTHERM, Dr. Maximilian Fries und Timur Sirman durch die Unterzeichnung eines Kooperationsvertrages. Beide Parteien verfolgen bereits seit einiger Zeit gemeinsam das Ziel, magnetische Kühlung für die Industrie umzusetzen. Durch die neue Partnerschaft soll bis 2030 eine Großanlage zur Verflüssigung von Wasserstoff auf den Markt gebracht werden.

„Für die Transformation zu einer CO2-neutralen Gesellschaft ist Wasserstoff ein zentraler Baustein und mit der magnetischen Kühlung besitzen wir eine vielversprechende Technologie, die das Potential besitzt, den Energieträger sowohl effizient als auch ressourcenschonend zu speichern“, sagte Prof. Sebastian M. Schmidt während der Vertragsunterzeichnung in Dresden-Rossendorf. „Ich bin hochfreut, dass wir unsere Kräfte nun mit einem starken Partner aus der Industrie bündeln, mit dem wir die wissenschaftlichen Grundlagen gemeinsam vertiefen und die Technologie schlussendlich auch zur Anwendung bringen werden.“

„Der Rahmenvertrag zwischen dem HZDR und MAGNOTHERM stärkt unsere Zusammenarbeit – unter anderem hinsichtlich gemeinsamer Patente. Das ist ein wichtiger Schritt, gesellschaftlich und wirtschaftlich relevante Innovationen voranzubringen, für die sich etwa große Flugzeugbauer bereits interessieren: Mit flüssigem Wasserstoff und magnetokalorischer Kühlungstechnologie stehen uns zwei potentiell wirkmächtige Schlüssel für eine beschleunigte grüne Transformation zur Verfügung“, ergänzte MAGNOTHERM-Geschäftsführer Maximilian Fries.

Metallische Werkstoffe als Kühlmittel

Den wissenschaftlichen Hintergrund für eine solche magnetisch gekühlte Wasserstoff-Verflüssigungsanlage bildet der sogenannte magnetokalorische Effekt. Dieser entsteht, wenn man Materialien mit bestimmten Eigenschaften – ein Beispiel ist die Legierung Lanthan-Eisen-Silizium (LaFeSi) – in ein magnetisches Feld bringt. Je nach Ausrichtung der magnetischen Momente können die metallischen Werkstoffe eine schlagartige Senkung oder aber auch Erhöhung der Temperatur zur Folge haben. Durch dieses Prinzip ist es im Anschluss an eine Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff möglich, Wasserstoff auf -253 Grad Celsius herunterzukühlen. Ist diese Tiefsttemperatur erreicht, setzt die Verflüssigung des Gases ein.

„Für die Verflüssigung von Wasserstoff bringt unsere Methode zahlreiche Vorteile mit sich“, erklärt Dr. Tino Gottschall vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD). Der HZDR-Wissenschaftler und Mitbegründer von MAGNOTHERM erforscht die magnetokalorischen Materialien schon seit vielen Jahren und hat eine ganze Materialbibliothek mit angelegt, in der die Verwendbarkeit verschiedenster Werkstoffe für die magnetische Kühlung gespeichert ist. „Entscheidend ist, dass die Technologie ganz ohne Kompressoren auskommt und neben der Nachhaltigkeit auch noch die Effizienz steigert. So streben wir im Vergleich zu konventionellen Anlagen eine Halbierung der Kosten für die Verflüssigung auf unter 1,50 Euro pro Kilogramm Wasserstoff an.“

Zugang zu Infrastrukturen im Austausch für Simulations-Expertise

Um diesen Wert zu erreichen und die Technologie auf einen höheren Entwicklungsstand zu bringen, wollen MAGNOTHERM und HZDR ihre Stärken synergetisch einsetzen. So bietet das Forschungszentrum dem Unternehmen Zugang zu modernen HZDR-Infrastrukturen sowie Know-how bei der Entwicklung von Anlagen und Prototypen an. Im Gegenzug stellt MAGNOTHERM Expertise bei der Simulation und Herstellung von magnetokalorischen Legierungen sowie Laborflächen und ein umfassendes Industrie- und Investorennetzwerk bereit. Während MAGNOTHERM die wirtschaftliche Verwertung anstrebt, beabsichtigt das HZDR, die Ergebnisse der Zusammenarbeit für wissenschaftliche Zwecke zu nutzen.

Über den Kooperationsvertrag hinaus leistet das von der Europäischen Union geförderte Projekt HyLICAL einen wichtigen Beitrag für die Zusammenarbeit. In dem Projekt stehen HZDR und MAGNOTHERM mit Partnern aus acht europäischen Ländern in Kontakt. Das Ziel von HyLICAL ist es, den ersten Prototypen einer magnetokalorischen Anlage zu bauen, der die Möglichkeit der Wasserstoff-Verflüssigung im industriellen Maßstab demonstrieren soll. Im Zuge dessen wollen die Forscher*innen auch die Umsetzung von Anlagen prüfen, die im kleineren Maßstab dezentral arbeiten können. Ein solcher Betriebsmodus soll die Technologie besonders interessant für den Ausbau erneuerbarer Energiequellen machen.

Vernetzung auf der persönlichen Ebene steht für das Forschungsfeld im November dieses Jahres auf dem Programm. Am HZDR werden dann über zwei Tage Forscher*innen bei den Dresden Days on Magnetocalorics zusammenkommen. In dem Workshop wird es um die jüngsten Fortschritte bei der Entwicklung von magnetokalorischen Materialien gehen – und auch um das umgekehrte Prinzip, den thermomagnetischen Generator, mit dem sich Strom aus Abwärme erzeugen lässt.

---

Weitere Informationen:

Dr. Tino Gottschall | Stark korrelierte Elektronensysteme
Hochfeld-Magnetlabor Dresden am HZDR
Tel.: +49 351 260 3450 | E-Mail: t.gottschall@hzdr.de

Medienkontakt:

Simon Schmitt | Leitung und Pressesprecher
Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260 3400 | Mobil: +49 175 874 2865 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de

Michèle van Geldere
Magnotherm
Communications | Customer Success | PR
Tel.: +49 615 178 039 20 | E-Mail: vangeldere@magnotherm.com