Исследователи разрабатывают цикл магнитного охлаждения

Источник «ECONET» / фото - «econet.ua» 23.09.2018 12:26

В результате изменения климата, роста населения и качества жизни потребности в энергии для процессов охлаждения растут намного быстрее, чем для отопления. Еще одна проблема, которая затрагивает современные холодильные системы, заключается в том, что большинство хладагентов наносят ущерб окружающей среде и здоровью человека.

Новая технология заключается охлаждении с использованием ферромагнитных материалов в магнитных полях. Исследователи Технического университета Дармштадта и научно-исследовательского центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф разработали идею цикла охлаждения, основанного на «магнитной памяти» специальных сплавов. Результаты исследований опубликованы в Nature Materials .

Магнитные системы охлаждения работают, используя магнитокалорический эффект, что в основном означает, что некоторые материалы будут изменять температуру при воздействии магнитного поля. Технология существует почти так же давно, как и обычные холодильники, но никогда не применялась, поскольку сложность устройства сильно влияет на энергоэффективность. Проблема часто заключается в использовании сверхпроводящих магнитов, которые требуют собственной системы охлаждения.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи использовали уникальное сочетание магнитов и специальных сплавов. Магниты содержат редкоземельный металлический неодим, а также железо и бор. Сплав представляет собой смесь никеля, марганца и индия.

Эта комбинация является ключом к тому, чтобы сделать систему практичной. Эти магниты являются самыми сильными постоянными магнитами, которые в настоящее время известны, способными генерировать магнитные поля в 40 000 раз сильнее, чем у Земли. Этот конкретный сплав, тем временем, будет охлаждаться при воздействии магнитного поля и, кроме того, он может вернуться к своей первоначальной форме после деформирования.

Используя эту комбинацию, исследователи проекта разработали шестиступенчатый цикл охлаждения. Во-первых, охлаждающий элемент (сплав) подвергается воздействию магнитного поля – всего миллисекунды достаточно, чтобы он стал намагниченным и охлаждался. Затем сплав удаляется из магнитного поля, а радиатор охлаждает все необходимое.

Когда сплав нагревается, он останется намагниченным. Затем сплав сжимается роликом, что заставляет его переключаться на другие формы, чтобы стать плотнее, потерять свой магнетизм и нагреться. Когда валик удаляется, сплав возвращается к своей первоначальной форме, когда он возвращается к своей обычной температуре, готовясь к началу цикла.

Проект создан главным образом с технико-экономическим обоснованием, чтобы продемонстрировать, как сплавы с памятью формы могут помочь уменьшить количество постоянных магнитов, необходимых для такого рода установок. По словам команды исследователей, эти магниты являются самой дорогой частью.

«Мы смогли показать, что сплавы с памятью формы очень подходят для циклов охлаждения», – говорит Оливер Гутфлейш, автор исследования. «Нам нужно гораздо меньше неодимовых магнитов, но тем не менее они могут создавать более сильные поля и, соответственно, больший эффект охлаждения».

Команда планирует построить демонстрационную установку к 2022 году, чтобы лучше понять, насколько хорошо система может охлаждать, а также насколько она энергоэффективна.

Новость на сайте «ECONET» / Интересные / 2018-09-23T12:26:00+03:00 / 283

Другие новости / Интересные

Интересные