Articles

Mai 2003 (Volum 12, Nummer 5)

Roterende ring
Roterende ring (senter), omtrent diameteren på en kompakt disk, sykluser pulverisert magnetisk materiale inn og ut av et gap i den kraftige magneten på baksiden.

begrepet magnetiske kjøleskap er ikke nytt, men til dags dato har betydelige fremskritt blitt hindret av behovet for ekstremt sterke magnetfelt. I løpet av de siste årene har forskere ved to separate selskaper gjort betydelige forbedringer av de magnetokaloriske materialene som brukes, og inkorporerer dem i fungerende prototyper som er egnet for daglig bruk, ifølge høyttalere På Aps Marsmøte I Austin, Texas.Konvensjonelle kjøleskap fungerer ved å komprimere og utvide en gass når den strømmer rundt kjøleenheten, men denne prosessen er ikke spesielt effektiv. Kjøling står for tiden for 25% av boliger og 15% av kommersielt strømforbruk I USA Tidligere har det også brukt gasser som er skadelige for miljøet.

i motsetning har magnetiske kjøleenheter høy effektivitet selv i liten skala, noe som muliggjør utvikling av bærbare, batteridrevne produkter. Stephen Russek Fra Aeronautics Corporation anslår at når magnetiske kjøleskap er fullt utviklet, kan de redusere energiforbruket med omtrent 10 milliarder dollar per år, sammen med betydelige reduksjoner i karbondioksidutslipp. I tillegg bruker magnetisk kjøling ikke ozonnedbrytende eller globale oppvarmingsgasser.aktiveringsteknologien er basert på magnetokalorisk effekt, først observert i 1881: et effektivt magnetokalorisk materiale varmer når det plasseres i et magnetfelt og reversibelt kjøler ned igjen når det fjernes fra magnetfeltet.det første magnetiske kjøleskapet ble demonstrert i 1933, og magnetisk kjøling har blitt brukt i mange laboratorier for å kjøle seg innenfor en tusendel av en grad over absolutt null. Ames-Laboratoriet ble involvert i 1991, ifølge senior metallurgist Karl Gschneider, Jr., da Luftfart ba sin gruppe om å designe billigere magnetiske kjølemidler for flytende hydrogen. De produserte materialer som var 10% til 30% mer effektive enn de som var i bruk, og Basert på dette arbeidet demonstrerte Luftfart en prototypenhet i November 1996.et annet gjennombrudd skjedde i 1997, da Ames Lab forskere oppdaget at den gigantiske magnet-ocaloric effekt i gadolinium-silisium-germanium legeringer var to til 10 ganger større enn i eksisterende prototype kjølemidler. Disse legeringene forbedrer effektiviteten til store magnetiske kjøleskap, men åpner også døren for nye småskala applikasjoner, for eksempel hjemme-og bilklimaanlegg.

imidlertid brukte prosessen i utgangspunktet dyrere gadolinium med høy renhet og resulterte i små mengder mindre enn 50 gram av gd-Si-Ge-legeringene. Gschneider og hans kohorter utviklet en ny prosess for å produsere kilo mengder av legeringen ved hjelp av billig kommersiell-grade gadolinium, oppnå nesten samme magnetocaloric effekt som den opprinnelige oppdagelsen. I mellomtiden har Andre Ames Lab-forskere designet en permanent magnetkonfigurasjon som er i stand til å produsere et sterkere magnetfelt, et viktig fremskritt siden utgangen og effektiviteten til enheten er proporsjonal med magnetfeltets styrke.Bygget på sin tidligere demonstrasjon av en romtemperatur, superledende magnetbasert enhet, Har Aeronautics Corporation nå demonstrert den første romtemperaturen, permanent magnetbasert roterende magnetisk kjøleskap. Den roterende designen består av et hjul som inneholder gadolinium og en sterk permanentmagnet. Hjulet passerer gjennom et gap i magneten der magnetfeltet erkonsentrert, og gadolinium varmes opp. Mens det fortsatt er i feltet, sirkuleres vann for å trekke varmen ut av materialet og avvise varmen gjennom den varme varmeveksleren. Når materialet forlater magnetfeltet, avkjøles det videre. Mens materialet er ute av feltet, avkjøles en strøm av vann av materialet og sirkuleres gjennom kjøleskapets kalde varmeveksler, og fjerner varmen fra gjenstanden som skal avkjøles.Aeronautics Er ikke det eneste selskapet forpliktet til utvikling av magnetisk kjøling. Forskere Ved Japans Chubu Electric, i samarbeid med Toshiba Corporation, har også lyktes i å utvikle et roterende magnetisk kjøleskap med permanente magneter.

designskjemaet ligner På Luftfart, med en økning i kjølekapasiteten med en faktor på 1,5 og en 1/3 reduksjon i drivkraften. Chubu enhet er også om en tyvende størrelsen på tidligere prototype kjøleskap ansette superledende magneter. Potensielle kommersielle anvendelser av slike kjøleskap inkluderer air condition, mat bevaring, luftavfukting, og drikke dispensering.Russek sier Imidlertid at de mest sannsynlige tidlige applikasjonene vil være industrielle i naturen: kjøling av prosessvæsker for mat, kjemikalier, industrigasser og farmasøytisk produksjon, samt kjøletransport og kjøling av elektronikk. «Vi mener bestemt at dette kan være en stor ny global virksomhet,» sier han.