Tradycyjne wentylatory zostały zdetronizowane. Przyszedł czas na układy hybrydowe
Efekt magnetokaloryczny polega na zmianie temperatury materiału pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Zjawiska magnetyczne są związane ze spinami elektronów. Pod wpływem pola, spiny ustawiają się w jednym kierunku, co prowadzi do uporządkowania domen i wydzielenia ciepła do otoczenia. Po odjęciu pola magnetycznego, spiny relaksują się i ustawiają losowo, a taki proces również wymaga energii. Dlatego materiał musi pobrać ciepło z otoczenia, co skutkuje obniżeniem jego temperatury. Metoda jest szybka, bezgłośna i ekologiczna – nie wykorzystuje gazów cieplarnianych ani ruchomych części mechanizmów. Technologia ma jednak nadal swoje ograniczenia. Jednym z ważniejszych problemów jest konieczność stosowania cieczy chłodniczych (np. wody lub glikolu) do odprowadzania nadmiaru ciepła oraz wysoki koszt surowców takich jak gadolin.
Sięgnij do źródeł
Badania naukowe: Full solid-state magnetic refrigeration device toward thermal management
W nowym rozwiązaniu autorzy zbudowali układ chłodzący z wielu warstw materiałów o wysokiej przewodności cieplnej. Dodatkowo, zastosowali podejście hybrydowe w projektowaniu urządzenia. Klasyczne urządzenia magnetokaloryczne działały na jeden z dwóch sposobów: albo pasywnie (powolny transport ciepła dyktowany przez gradient temperatur, prosta budowa pozbawiona cieczy i pomp, ale niska wydajność), albo aktywnie (zmienne pole magnetyczne, szybkie namagnesowanie i rozmagnesowanie, chłodzenie działa szybciej, ale konstrukcja jest bardziej skomplikowana i wymaga stosowania cieczy). Rozwiązanie hybrydowe polega na tym, że choć zrezygnowano z cieczy, pracując tylko na stałociałowych materiałach (tak jak przy chłodzeniu pasywnym), nadal używa się zmiennego pola magnetycznego. To pozwoliło na przyspieszenie procesu i zminiaturyzowanie układu.
W rezultacie uzyskano wydajność wymiany ciepła na poziomie 336 W m-2 K-1 – jest to wartość trzy razy większa niż ta osiągana przy użyciu tradycyjnych wentylatorów. Podsumowując, urządzenie dobrze działa w temperaturach pokojowych, jest wydajne, tanie i łatwo skalowalne. Badacze deklarują, że planują się skupić teraz m.in. na dobraniu nowych materiałów, aby mogło pracować w wyższych temperaturach.
Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.