Magnotherm progresse dans la liquéfaction de l’hydrogène par la réfrigération magnétique. Forte de son expertise, la start-up allemande a annoncé, le 24 octobre 2023, une augmentation de son capital avec l'investissement d'Engie New Ventures. L'objectif de ce financement est d'accélérer les efforts de Magnotherm dans le cadre du projet Horizon Europe HyLICAL, doté d'un budget de cinq millions d'euros, pour améliorer les technologies de stockage de l'hydrogène liquide, en s’appuyant sur le refroidissement magnétique.
« L'hydrogène liquide offre une densité énergétique considérablement plus élevée que l'hydrogène gazeux comprimé, ce qui en fait un moyen attrayant de stockage et de transport d'énergie. En revanche, sa liquéfaction reste un processus coûteux sur le plan énergétique et économique, commente Timur Sirman, directeur général de Magnotherm. En utilisant le refroidissement magnétique, nous pouvons offrir une solution qui a le potentiel d'être plus économe en énergie et plus rentable que les méthodes conventionnelles de liquéfaction telles que le refroidissement mécanique ou Joule-Thomson. »
En quête du matériau à haut pouvoir magnétocalorique
Le projet HyLICAL vise à mettre en place une usine pilote d'ici 2025 pour démontrer la faisabilité de la liquéfaction de l'hydrogène à grande échelle en utilisant le principe magnétocalorique. Au cœur de ce projet, Magnotherm exploite notamment l'effet magnétocalorique des alliages de terres rares. Ce phénomène réside dans le changement d'état thermodynamique des matériaux magnétiques – qui peuvent chauffer ou refroidir – sous l'influence d'un champ magnétique alternatif dans des conditions adiabatiques.
Contrairement au cycle frigorifique Carnot conventionnel basé sur un compresseur, dans le système magnétique, « ce n'est pas la pression mais le champ magnétique qui augmente et diminue, explique Timur Sirman. Pour schématiser, un aimant jouerait le rôle de compresseur et le matériau magnétocalorique serait l’agent de refroidissement. Ensemble, ils nous permettent d'atteindre les basses températures nécessaires à la liquéfaction de l'hydrogène. »
Pour accélérer les progrès dans la liquéfaction de l'hydrogène à des températures aussi basses que -253 °C, Magnotherm mène depuis mars 2023 des recherches au Centre Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, en Allemagne, afin de trouver un matériau à haut pouvoir magnétocalorique.
« Nous avons cherché à améliorer la performance du système en trouvant des matériaux qui présentent un effet magnétocalorique plus prononcé à des températures plus basses. Les travaux ont également porté sur l’augmentation de l’intensité du champ magnétique qui nécessite des aimants plus puissants, ainsi que sur le cycle de refroidissement magnétique qui doit être optimisé pour minimiser les pertes de chaleur », résume Timur Sirman. Des travaux concluants puisque l’entreprise a annoncé avoir conçu ses premiers aimants permanents supraconducteurs en utilisant des alliages à base de lanthane-fer-silicium.
À ce jour, la jeune pousse allemande se prépare pour le tout premier essai à température. L’objectif sera de définir « la plage de température que nous pouvons atteindre avec nos aimants », apprend-on.
Vers cinq tonnes d’hydrogène liquéfié par jour
Après cette étape, l'entreprise et ses partenaires se concentreront sur le développement d'un appareil capable de liquéfier 100 kilogrammes d'hydrogène par jour, démontrant ainsi la faisabilité du concept. Engie apportera son expertise en liquéfaction des gaz et en modèles de simulation numérique pour la création d'un prototype fonctionnel.
« Il faut imaginer la machine comme un scanner IRM, mais à l’intérieur on placera notre aimant supraconducteur contenant un matériau magnétique en contact avec l'hydrogène, décrit Timur Sirman. Ce dispositif permettra de refroidir l'hydrogène, jusqu'à son point de condensation, le liquéfiant, et créant ainsi un liquéfacteur très économe en énergie. »
À terme, la capacité du démonstrateur pourra être progressivement augmentée au cours des 18 à 24 prochains mois, avec en ligne de mire la production de « cinq tonnes d’hydrogène liquéfié par jour », glisse Timur Sirman.
