Obrotowy pierścień (środek), mniej więcej Średnica dysku kompaktowego, cyklicznie sproszkowany materiał magnetyczny wchodzi i wychodzi ze szczeliny w potężnym magnesie z tyłu.

koncepcja lodówek magnetycznych nie jest nowa, ale do tej pory znaczący postęp hamował zapotrzebowanie na niezwykle silne pola magnetyczne. W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy z dwóch oddzielnych firm wprowadzili znaczące ulepszenia stosowanych materiałów magnetokalorycznych i włączają je do działających prototypów nadających się do codziennego użytku, zgodnie z prelegentami na marcowym spotkaniu APS w Austin w Teksasie.

konwencjonalne lodówki działają poprzez sprężanie i rozszerzanie gazu, gdy przepływa on wokół chłodziarki, ale proces ten nie jest szczególnie wydajny. Chłodnictwo stanowi obecnie 25% mieszkalnych i 15% zużycia energii komercyjnej w USA w przeszłości również wykorzystywane gazy szkodliwe dla środowiska.

natomiast magnetyczne urządzenia chłodnicze mają wysoką wydajność nawet na małą skalę, umożliwiając rozwój przenośnych, zasilanych bateryjnie produktów. Stephen Russek z Aeronautics Corporation szacuje, że po pełnym opracowaniu lodówek magnetycznych mogą one zmniejszyć zużycie energii o około 10 miliardów dolarów rocznie, a także znacznie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Ponadto chłodzenie magnetyczne nie wykorzystuje gazów zubożających warstwę ozonową ani gazów o globalnym ociepleniu.

technologia wspomagająca opiera się na efekcie magnetokalorycznym, zaobserwowanym po raz pierwszy w 1881 roku: wydajny materiał magnetokaloryczny ogrzewa się po umieszczeniu w polu magnetycznym i odwracalnie chłodzi się z powrotem, gdy jest usuwany z pola magnetycznego.

pierwsza lodówka magnetyczna została zademonstrowana w 1933 roku, a chłodzenie magnetyczne było używane w wielu laboratoriach do chłodzenia w zakresie tysięcznym stopnia powyżej zera bezwzględnego. Według starszego metalurga Karla Gschneidera Jr., Laboratorium Amesa zaangażowało się w 1991 roku, kiedy Aeronautyka poprosiła jego grupę o zaprojektowanie tańszych magnetycznych czynników chłodniczych do skraplania wodoru. Wyprodukowano materiały, które były o 10-30% bardziej wydajne niż te, które były w użyciu, i na podstawie tych prac, Aeronautics zademonstrował prototyp jednostki w listopadzie 1996 roku.

drugi przełom nastąpił w 1997 roku, kiedy naukowcy z laboratorium Amesa odkryli, że gigantyczny efekt magnes – okaloryczny w stopach gadolinu-krzemu-germanu był od dwóch do 10 razy większy niż w istniejących prototypowych czynnikach chłodniczych. Stopy te poprawiają wydajność wielkogabarytowych lodówek magnetycznych, ale także otwierają drzwi do nowych zastosowań na małą skalę, takich jak klimatyzacja domowa i samochodowa.

jednak początkowo w procesie stosowano droższe gadoliny o wysokiej czystości i skutkowało to niewielkimi ilościami mniej niż 50 gramów stopów Gd-Si-Ge. Gschneider i jego kohorty opracowali nowy proces wytwarzania kilogramowych ilości stopu przy użyciu niedrogiego gadolinu klasy handlowej, osiągając prawie taki sam efekt magnetokaloryczny jak oryginalne odkrycie. Tymczasem inni naukowcy z laboratorium Ames zaprojektowali konfigurację magnesów trwałych zdolnych do wytwarzania silniejszego pola magnetycznego, co jest ważnym postępem, ponieważ wydajność i wydajność urządzenia jest proporcjonalna do siły pola magnetycznego.

opierając się na swojej poprzedniej demonstracji urządzenia opartego na magnesach nadprzewodzących w temperaturze pokojowej, Aeronautics Corporation zademonstrowała teraz pierwszą obrotową lodówkę magnetyczną opartą na magnesach trwałych w temperaturze pokojowej. Konstrukcja obrotowa składa się z koła zawierającego gadolin i silnego magnesu trwałego. Koło przechodzi przez szczelinę w Magnesie, gdzie pole magnetyczne jest skoncentrowane, a gadolin nagrzewa się. Podczas gdy woda jest nadal w polu, krąży w celu wyciągnięcia ciepła z materiału i odrzucenia ciepła przez gorący wymiennik ciepła. Gdy materiał opuszcza pole magnetyczne, dalej się ochładza. Podczas gdy materiał jest poza polem, strumień wody jest chłodzony przez materiał i krąży przez zimny wymiennik ciepła lodówki, usuwając ciepło z przedmiotu, który ma być chłodzony.

Aeronautyka nie jest jedyną firmą zaangażowaną w rozwój chłodnictwa magnetycznego. Naukowcom z japońskiego Chubu Electric, we współpracy z Toshiba Corporation, udało się również opracować obrotową lodówkę magnetyczną z magnesami trwałymi.

schemat konstrukcyjny jest podobny do schematu Aeronautyki, ze wzrostem wydajności chłodzenia o współczynnik 1,5 i zmniejszeniem mocy napędowej o 1/3. Urządzenie Chubu jest również o jedną dwudziestą wielkości wcześniejszych prototypowych lodówek wykorzystujących magnesy nadprzewodzące. Potencjalne zastosowania komercyjne takich lodówek obejmują klimatyzację, konserwację żywności, osuszanie powietrza i dozowanie napojów.

jednak Russek twierdzi, że najprawdopodobniej wczesne zastosowania będą miały charakter przemysłowy: chłodzenie Płynów Technologicznych dla przemysłu spożywczego, chemicznego, gazów przemysłowych i produkcji farmaceutycznej, a także transport chłodniczy i chłodzenie elektroniki. „Jesteśmy przekonani, że może to być wielki nowy globalny biznes”, mówi.