"Магнитный" холодильник

Компания General Electric объявила о выпуске охлаждающих установок, в основе которых лежит магнитокалорический эффект, и представила опытный образец. В этой установке нет ни жидких хладагентов, ни компрессора. Не имеется также и термоэлектрических преобразователей, столь известных в автохолодильниках, снаряжении для туристов и системах, охлаждающих компьютеры.

По своей конструкции магнитный холодильник достаточно простой. Определенный объект, при охлаждении отдает своё тепло пластинам из металла. Они взаимодействуют с теплоносителем, внутри которого под влиянием магнитного поля производятся циклические изменения.

Для исследования в лаборатории, имеется целый список веществ подходящий для роли теплоносителя в магнитном холодильнике. В этот список входят Ферро, Антиферро, и ферримагнетики, но основной магнитокалорический эффект больше всего имеется у определенных парамагнетиков.

Здесь можно выделить, конечно, зависимо от определенной задачи, основной теплоноситель — это парамагнитный материал в разнообразном агрегатном свойстве. Наиболее подходит применение окиси азота или алюминия.

Парамагнетики имеют полярные молекулы, значит у них есть магнитное поле. Обычно они беспорядочно ориентированы по причине теплового взаимодействия. По внешнему магнитному полю они более расположены по направлению магнитных линий. За счет чего изнутри парамагнетики временно упорядочены. Образуется обратимое снижение энтропии, которое приводит к падению температуры.

При эксперименте эффект хорошо виден в адиабатических условиях — это когда имеется теплоизолирующая оболочка снаружи парамагнетика. Если оболочку удалить, то произойдёт выравнивание температуры с окружающей средой. Под действием переменного магнитного поля, парамагнетики начинают аккумулировать тепло (снижая температуру воздуха и тел поблизости), а далее передают его радиатору. Потом тепло, как и в любом холодильнике уходит в окружающую среду.

Установки охлаждения в основе которых магнитокалорический эффект применимы не только в бытовых, но и в промышленных масштабах — а именно для производства малозатратных и надёжных систем охлаждения в дата-центрах и серверных. По словам автора исследования — это путь к революции в охлаждающих системах.

Идея создания магнитных холодильников существовала давно. Профессор германского университета Эмиль Варбург описывал тепловые проявления в парамагнетиках ещё в 1881 году. Долго данная работа не применялась, по причине низкой производительности установок.

Через столетие в 1980 году, исследователи Лос-Аламской лаборатории (США) все же получили нужное магнитокалорическое влияние используя дорогостоящий магнит со сверхпроводной обмоткой.

Экономически приемлемыми эти системы смогли сделать недавно — применяя новые материалы и подход к реализации такого теплообмена. GE предлагает не применять переменное магнитное поле при помощи индуктивных катушек, а использовать вращающиеся постоянные неодимовые магниты.

Данный метод понижает затраты электроэнергии и дает возможность производства экономичных магнитных холодильников. По имеющимся данным, они энергоэффективнее обычных систем охлаждения на 20%. Хотя имеется только экспериментальная модель устройства, но она уже с легкостью замораживает воду в лёд.