Экспериментальный холодильник использует магнитные поля

Исследователи из лаборатории по изучению высокочастотного магнитного поля в Дрездене (HZDR) разработали и создали экспериментальную холодильную установку, которая для изменения температуры внутри охлаждающего контейнера использует магнитное поле.

Из истории создания холодильника и принципа работы кондиционера мы знаем, что в подавляющем большинстве промышленных и бытовых холодильных установок используется принцип разности температур нагревателя и испарителя, за счет отбора тепла так называемым хладагентом. Это традиционная технология, используемая в разных модификациях при создании холодильников вот уже несколько десятков лет.

Это несомненно работает, но, как оказалось, не достаточно эффективно.

В случае с холодильниками инновационные исследования показали, что охлаждать воздух и некоторые предметы можно и другими, не менее эффективными способами. Например, при помощи магнитного поля.

Экспериментальные магнитные охлаждающие системы уже существуют и они в принципе нормально работают. В таких холодильниках используется магнитокалорический эффект – изменение температуры некоторых материалов при воздействии на них магнитного поля. Кстати данный эффект был открыт практически одновременно с традиционным холодильником, но никогда так и не был полномасштабно использован. Возможно, из-за необходимости применения сверхпроводящих магнитов, которые еще полстолетия назад существовали лишь в воображении некоторых экспериментаторов.

Исследователи из Дрездена в своей новой разработке использовали уникальное сочетание сверхпроводящих магнитов и специальных сплавов. Сверхпроводящие магниты состоят из редкоземельного металлического неодима, железа и бора. В свою очередь сплав представляет собой смесь никеля, марганца и индия.

Используемые учеными магниты являются на сегодняшний день самыми мощными природными постоянными магнитами, которые способны генерировать магнитные поля в 40 тыс. раз сильнее, чем магнитное поле нашей планеты. Сплав же используется как альтернатива хладагенту. Он охлаждается под воздействием мощного магнитного поля и может тем самым забирать тепло у окружающей среды или предметов.

Используя эти элементы исследователи создали шестиступенчатую систему охлаждения. Сначала охлаждающий элемент (сплав) подвергается кратковременному воздействию магнитного поля. В результате он охлаждается и затем он забирает тепло у среды в камере охлаждения и при этом остается намагниченным. Затем сплав сжимается специальным роликом, в результате чего он теряет свою намагниченность и при этом сильно нагревается. После возвращения в первоначальную форму сплав остывает до начальной температуры и снова подвергается воздействию мощного магнитного поля. Цикл повторяется.

После последовательности в несколько циклов температура в камере охлаждения понижается достаточно для того, чтобы начали охлаждаться предметы или продукты, помещенные туда.

Поскольку редкоземельные магниты остаются достаточно дорогими, цель исследования состояла не только в создании реально работающей холодильной установки, но и в том, чтобы уменьшить количество используемых магнитов. Вот для этого собственно и была нужна сложная шестиступенчатая технология охлаждения.

Команда из Дрездена планирует построить реально работающую установку к концу 2022 года.

Источник информации: TU Darmstradt (www.tu-darmstadt.de)