Dic09282022

Darrera actualitzacióDim, 27 Set 2022 11am

Back Estàs aquí:Inicio Nous materials Ofertes tecnològiques Refredar amb materials econòmics i sense terres rares

Refredar amb materials econòmics i sense terres rares

Un equip del CSIC ha aconseguit un mètode per substituir, en els refrigeradors criogènics, els intercanviadors de calor basats en terres rares (molt costoses i escasses) per altres basats en materials porosos més assequibles.


Una de les terres rares usades en els refrigeradors criogènics: el gaudolinium. Una peça de gaudolinium pur amorf,  de uns 12 grams. Imatge: Wikimedia Commons. Autor: Jurii. Els refrigeradors per aconseguir temperatures molt baixes (inferiors a 15 Kelvin, que equival a 258,15 º C sota zero) han adquirit una importància creixent en els últims vint anys. Són una eina essencial en la investigació científica en els casos en què es necessita treballar a temperatures de l'heli líquid. També, en els hospitals, els aparells de ressonància magnètica treballen amb imants superconductors que requereixen ser refredats a aquestes baixíssimes temperatures.

Gairebé tots els refrigeradors criogènics estan basats en el principi de compressió i expansió cíclica de gas heli. Aquests refrigeradors necessiten intercanviadors de calor, o regeneradors, que actuen sobre el cicle fred-calent del gas. Actualment, els regeneradors per temperatures de l'heli líquid són constituïts per partícules magnètiques d'aliatges de terres rares (gaudolinium, holium i erbium són les que s'usen actualment).

La manca de terres rares

La producció d'aquestes terres rares es concentra a la Xina, que restringeix cada vegada més la seva exportació, elevant el seu cost. En els refrigeradors criogènics convencionals, el cost d'aquests compostos suposa aproximadament una cinquena part del preu total de la unitat (entre 20.000 i 40.000 euros), el que en qualsevol cas es tracta de milers d'euros. A més, cal tenir en compte el preu del recanvi, ja que en qualsevol refrigerador criogènic es necessita canviar el regenerador cada dos anys aproximadament.

Un equip d'investigadors del CSIC format per Marco Evangelisti, Olivier Roubeau i Fernando Luis, de l'Institut de Ciència de Materials d'Aragó a Saragossa, i Daniel Ruiz-Molina, del Centre d'Investigació en Nanociència i Nanotecnologia a Barcelona, ha sol·licitat una patent que proposa substituir les terres rares per altres materials que es caracteritzen per tenir una porositat intrínseca. Aquests materials, que ja es troben accessibles al mercat, oferirien prestacions comparables a les dels regeneradors actuals, serien més lleugers pel seu caràcter porós i són entre 50 i 100 vegades més barats.

Tal com explica Marc Evangelisti, la patent inclou el necessari processament d'aquests materials "per obtenir partícules de la mida, la forma i la porositat adequats". Un gran avantatge és que aquests nous regeneradors podran usar-se en els mateixos refrigeradors criogènics que usen aliatges de terres rares, el que no obligaria a canvis tècnics en aquests equips.

Per saber-ne més:

Sobre la tècnica dels refrigeradors criogènics

Sobre el mercat internacional de les terres rares

 

Més informació:

Dania Todorova Marinova
Vicepresidencia de Transferencia de Conocimiento, CSIC
E-mail: Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.