無有害制冷劑的冷卻系統

1917年的發現對未來變得可行。弗勞恩霍夫物理測量技術研究所IPM的一組研究人員正在開發高效的磁熱冷卻系統，該系統無需有害的制冷劑即可使用。研究人員希望通過他們的過程達到最高效率水平的50%。現有可比的磁熱系統僅達到約30%。

世界各地許多研究小組正在研究利用磁熱材料抽出熱量的冰箱，工業冷卻系統和空調。磁化產生的加熱和冷卻循環非常適合冷卻。位于德國弗賴堡的Fraunhofer IPM的物理學家KilianBartholomé博士及其團隊正在使用這項技術來開發一種非常有效的導熱率概念，從而消除了對環境有害的制冷劑的需求。

由于當今使用的常規氫氟烴(HFC)是強大的溫室氣體，因此對創新的冷卻技術有很高的需求。因此，歐盟已嚴格限制了HFC的使用。氫氟碳化合物還有其他替代品，例如天然制冷劑丁烷和丙烷，例如用于家用冰箱。這些氣體是易燃的，但在家用冰箱中使用的氣體數量不視為危險。但是，對于大型冷卻系統(如超市中的冷卻系統)，它們仍然不是可行的選擇。該行業正在研究替代制冷劑，但尚未提出令人信服的解決方案。

環保的鑭鐵硅合金作為磁熱材料

磁熱冷卻系統不需要任何有害的制冷劑。研究人員正在使用一種環境友好的鑭-鐵-硅合金作為磁熱材料，當施加磁場時會發熱，而在去除磁場時會冷卻。KilianBartholomé和他的團隊已經開發出一種特殊的程序并將其產生的熱量申請了專利。

Bartholomé的冷卻系統利用潛熱，即液體轉化為蒸氣所需的能量。物理學家說：“由于水在從液態變為氣態時會吸收大量能量，因此我們使用蒸發過程來傳遞熱量。” “這是一種傳遞熱能的高效手段。”

在決定將蒸發過程用于熱傳輸時，KilianBartholomé和他的同事JanKönig受到了熱管的啟發，這些熱管例如用作太陽能系統中的集熱器和冷卻計算機。熱管是一個抽真空的容器，其中已封入了少量流體。如果管道的一側被加熱，則流體在該加熱側蒸發，然后在冷側再次冷凝。在該過程中實現了很高的傳熱率。

Fraunhofer IPM正在開發的磁熱熱管要復雜得多。它由許多裝有磁熱材料的小室組成。該合金具有精細的多孔結構，因此可以被水蒸氣最佳地滲透。多孔合金的生產方法是弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所IFAM的Sandra Wieland博士和Martin Dressler博士的工作。

磁熱冷卻系統的新世界紀錄

為了進一步提高效率，Bartholomé將熱管的各個段布置成圓形，并在中間放置一個旋轉磁鐵。預計到年底，演示器將產生300瓦的電能。通過比較：家用冰箱中的壓縮機產生的功率為50到100瓦。當前系統已經以很高的頻率運行。弗萊堡的研究人員計劃使用該演示器打破磁熱冷卻系統在系統頻率方面的世界紀錄。長期目標是達到理論最大效率水平的50%。可比的現有系統達到大約30%。

行業參與者已經對該研究表示了極大的興趣，例如Philipp Kirsch GmbH，該公司為醫學實驗室，藥房和醫院生產專用冰箱。這家歷史悠久的德國公司正在與Fraunhofer IPM合作，該項目由德國聯邦經濟技術部(BMWi)贊助。首席執行官Jochen Kopitzke說：“我們希望在市場上以磁熱為基礎安裝負86度的裝置。” “磁熱法具有巨大的破壞潛力，并有可能在中期范圍內取代基于壓縮機的冷卻。我們在這里看到了一個可以滲透的明顯發展的市場。”