Trình diễn nam châm siêu dẫn cho hóa lỏng hydro tại Đức
Ngày 1 tháng 1 năm 2026 | Tác giả: Mary Page Bailey
Một mô-đun trình diễn đầu tiên trên thế giới vừa được đưa vào vận hành tại Đức, giới thiệu công nghệ hóa lỏng hydro bằng làm lạnh từ nhiệt (magnetocaloric cooling) – một phương pháp có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn đáng kể so với các công nghệ hóa lỏng hydro truyền thống hiện nay.
Hệ thống này là kết quả hợp tác giữa Magnotherm Solutions GmbH (Darmstadt, Đức) và Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (Dresden, Đức), trong khuôn khổ dự án HyLICAL được Liên minh châu Âu tài trợ. Cơ sở trình diễn được đặt tại khuôn viên của HZDR và có khả năng làm lạnh hydro xuống nhiệt độ cực thấp, tới –253°C, thông qua việc sử dụng các trường từ mạnh.
Theo ông Thomas Platte, kỹ sư của Magnotherm, làm lạnh từ nhiệt đại diện cho một cách tiếp cận nhiệt động học hoàn toàn khác so với các công nghệ hiện tại. Phương pháp này sử dụng các vật liệu đặc biệt có khả năng thay đổi nhiệt độ khi chịu tác động của từ trường. Khi vật liệu được từ hóa, một chất lỏng truyền nhiệt sẽ vận chuyển nhiệt và tạo ra một chu trình làm lạnh khép kín.
So với các hệ thống hóa lỏng hydro truyền thống sử dụng máy nén hoặc tua-bin giãn nở – vốn gặp hạn chế bởi tổn thất áp suất, hiệu suất môi chất lạnh và độ phức tạp cơ khí – công nghệ từ nhiệt có thể chuyển đổi trực tiếp công cơ học của từ trường thành năng lượng làm lạnh, không tạo ra công dư thừa. Điều này giúp các nhà máy hóa lỏng khí trở nên hiệu quả năng lượng hơn và có kích thước nhỏ gọn hơn.
Một ưu điểm đáng chú ý khác là hệ thống này không sử dụng hydro trực tiếp làm môi chất làm lạnh. Thay vào đó, heli là chất lỏng truyền nhiệt duy nhất được dùng trong hệ thống từ nhiệt, và hydro được hóa lỏng thông qua một bộ trao đổi nhiệt bên ngoài. Cách tiếp cận này làm tăng đáng kể mức độ an toàn so với các hệ thống sử dụng hydro ở áp suất cao.
Về khả năng thương mại hóa, yếu tố kinh tế theo quy mô đóng vai trò then chốt. Theo ông Platte, công nghệ này ít phụ thuộc vào quy mô cố định: các hệ thống công suất nhỏ vẫn có thể vận hành hiệu quả với mức đầu tư hợp lý. Nhờ thiết kế nhỏ gọn, công suất có thể được mở rộng bằng cách nhân bản nhiều mô-đun, phù hợp với lộ trình phát triển công suất hóa lỏng hydro theo nhu cầu thị trường và giảm chi phí đầu tư ban đầu.
Diện tích lắp đặt nhỏ cũng mang lại lợi thế trong việc tích hợp với các quy trình công nghiệp khác, chẳng hạn như ngành thép, nơi bản thân hydro lỏng ở nhiệt độ thấp có thể được tận dụng như một nguồn làm lạnh bổ sung.
Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nâng công suất của mô-đun trình diễn lên 100 kg hydro lỏng mỗi ngày, nhằm chứng minh rõ hơn khả năng mở rộng và tiềm năng ứng dụng công nghiệp của công nghệ này.
