1917年的發(fā)現(xiàn)對未來變得可行。弗勞恩霍夫物理測量技術(shù)研究所IPM的一組研究人員正在開發(fā)高效的磁熱冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需有害的制冷劑即可使用。研究人員希望通過他們的過程達(dá)到最高效率水平的50%?，F(xiàn)有可比的磁熱系統(tǒng)僅達(dá)到約30%。

世界各地許多研究小組正在研究利用磁熱材料抽出熱量的冰箱，工業(yè)冷卻系統(tǒng)和空調(diào)。磁化產(chǎn)生的加熱和冷卻循環(huán)非常適合冷卻。位于德國弗賴堡的Fraunhofer IPM的物理學(xué)家KilianBartholomé博士及其團(tuán)隊正在使用這項技術(shù)來開發(fā)一種非常有效的導(dǎo)熱率概念，從而消除了對環(huán)境有害的制冷劑的需求。

由于當(dāng)今使用的常規(guī)氫氟烴(HFC)是強大的溫室氣體，因此對創(chuàng)新的冷卻技術(shù)有很高的需求。因此，歐盟已嚴(yán)格限制了HFC的使用。氫氟碳化合物還有其他替代品，例如天然制冷劑丁烷和丙烷，例如用于家用冰箱。這些氣體是易燃的，但在家用冰箱中使用的氣體數(shù)量不視為危險。但是，對于大型冷卻系統(tǒng)(如超市中的冷卻系統(tǒng))，它們?nèi)匀徊皇强尚械倪x擇。該行業(yè)正在研究替代制冷劑，但尚未提出令人信服的解決方案。

環(huán)保的鑭鐵硅合金作為磁熱材料

磁熱冷卻系統(tǒng)不需要任何有害的制冷劑。研究人員正在使用一種環(huán)境友好的鑭-鐵-硅合金作為磁熱材料，當(dāng)施加磁場時會發(fā)熱，而在去除磁場時會冷卻。KilianBartholomé和他的團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出一種特殊的程序并將其產(chǎn)生的熱量申請了專利。

Bartholomé的冷卻系統(tǒng)利用潛熱，即液體轉(zhuǎn)化為蒸氣所需的能量。物理學(xué)家說：“由于水在從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時會吸收大量能量，因此我們使用蒸發(fā)過程來傳遞熱量。” “這是一種傳遞熱能的高效手段。”

在決定將蒸發(fā)過程用于熱傳輸時，KilianBartholomé和他的同事JanKönig受到了熱管的啟發(fā)，這些熱管例如用作太陽能系統(tǒng)中的集熱器和冷卻計算機。熱管是一個抽真空的容器，其中已封入了少量流體。如果管道的一側(cè)被加熱，則流體在該加熱側(cè)蒸發(fā)，然后在冷側(cè)再次冷凝。在該過程中實現(xiàn)了很高的傳熱率。

Fraunhofer IPM正在開發(fā)的磁熱熱管要復(fù)雜得多。它由許多裝有磁熱材料的小室組成。該合金具有精細(xì)的多孔結(jié)構(gòu)，因此可以被水蒸氣最佳地滲透。多孔合金的生產(chǎn)方法是弗勞恩霍夫制造技術(shù)與先進(jìn)材料研究所IFAM的Sandra Wieland博士和Martin Dressler博士的工作。

磁熱冷卻系統(tǒng)的新世界紀(jì)錄

為了進(jìn)一步提高效率，Bartholomé將熱管的各個段布置成圓形，并在中間放置一個旋轉(zhuǎn)磁鐵。預(yù)計到年底，演示器將產(chǎn)生300瓦的電能。通過比較：家用冰箱中的壓縮機產(chǎn)生的功率為50到100瓦。當(dāng)前系統(tǒng)已經(jīng)以很高的頻率運行。弗萊堡的研究人員計劃使用該演示器打破磁熱冷卻系統(tǒng)在系統(tǒng)頻率方面的世界紀(jì)錄。長期目標(biāo)是達(dá)到理論最大效率水平的50%?？杀鹊默F(xiàn)有系統(tǒng)達(dá)到大約30%。

行業(yè)參與者已經(jīng)對該研究表示了極大的興趣，例如Philipp Kirsch GmbH，該公司為醫(yī)學(xué)實驗室，藥房和醫(yī)院生產(chǎn)專用冰箱。這家歷史悠久的德國公司正在與Fraunhofer IPM合作，該項目由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部(BMWi)贊助。首席執(zhí)行官Jochen Kopitzke說：“我們希望在市場上以磁熱為基礎(chǔ)安裝負(fù)86度的裝置。” “磁熱法具有巨大的破壞潛力，并有可能在中期范圍內(nèi)取代基于壓縮機的冷卻。我們在這里看到了一個可以滲透的明顯發(fā)展的市場。”