Magnetiska material för grön energiteknologi
- Diarienummer
- EM16-0039
- Start- och slutdatum
- 180201-221231
- Beviljat belopp
- 29 156 988 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Magnetiska material utforskas för närvarande för användning inom gröna teknologier så som magnetisk kylning och förnybar energiomvandling. Detta projekt syftar till att undersöka akademiska samt industriella utmaningar för att realisera dessa teknologier, med uppenbara fördelar för Sverige. Forskalaget bakom denna ansökan är tvärvetenskaplig med balanserad könsfördelning. Dessutom besitter forskarlaget ledande expertis inom materialsyntes, materialkaraktärisering och materialteori. En viktig komponent i projektet är ett omfattande samarbete mellan akademi (Uppsala Universitet och Kungliga Tekniska Högskolan) och industri (Höganäs AB and Sandvik AB). Osäkerheten i tillgång till och pris på sällsynta jordartsmetaller är ett allvarligt hot mot gröna teknologier för transportsektorn och för förnybar energiomvandling i t.ex. vindturbiner. Tillsammans med forskare vid Höganäs AB kommer vi identifiera nya permanentmagnetmaterial som hittills inte används i dessa tillämpningar, material med hög energiprodukt som är miljövänliga både vad gäller framtagning och bearbetning. Tillsammans med forskare vid Sandvik AB kommer vi identifiera material med stor magnetokalorisk effekt som kan användas för att utveckla kyltekniker som har mindre energiåtgång än dagens kylskåp, frysar, värmepumpar och luftkonditioneringsanläggningar. Träning av unga forskare i magnetism är dessutom en viktig del av detta projekt, speciellt med uppbyggnaden av den Europeiska spallationskällan i åtanke.
Populärvetenskaplig beskrivning
De atomkärnor och elektroner som bygger upp material (ett material kan vara den metalliska skenan på en skidsko, ramen till din cykel eller gummit i cykelhjulet) växelverkar, via Coloumbs lag, på ett mycket komplext sätt. Detta beror på att ett väldigt stort antal atomkärnor och elektroner (ungefär tio upphöjt till 24 st.) bildar de material vi är vana vid att använda dagligen. Trots att denna växelverkan är mycket komplex visar all forskning att det är just denna växelverkan som är ansvarig för att atomer binds samman och bildar kristallina material, samt svarar för materialens funktionella egenskaper. Det här projektet har två inriktningar och gäller magnetiska material som för hållbara energitillämpningar. I den ena delen av projektet vill vi utveckla nya magnetiska material som kan användas för att skapa en mer miljövänlig och energisnål kylteknologi. Vid den magnetiska fasövergången, d.v.s. vid den temperatur som materialets magnetisering försvinner, kan för vissa material en nedkylningseffekt ske, speciellt om man för materialet in och ut ur ett magnetiskt fält. Detta är en s.k. magnetokalorisk effekt som kan användas vid tekniska tillämpningar inom kylning. Detta projekt eftersträvar att hitta material med stor magnetokalorisk effekt, för att hitta kyltekniker som har mindre energiåtgång än dagens kylskåp, frysar, värmepumpar och luftkonditioneringar. I den andra delen av projektet ska vi utveckla starka permanentmagneter som inte får innehålla sällsynta jordartsmetaller. Införandet av vindkraft och elfordon begränsas av osäkerheten beträffande tillgång till starka permanentmagneter baserade på sällsynta jordartsmetaller. Över 97% av produktionen av sällsynta jordartsmetaller sker idag i Kina och exportbegränsningar har fördubblat priserna under de senaste två åren. Genom framtagning av nya effektiva permanentmagneter utan eller med minimal användning av sällsynta jordartsmetaller undanröjs denna begränsning vilket medför en snabbare övergång till förnybar elproduktion och en energisnålare fordonsflotta i Sverige.