Magnetisk køling

Kalorisk køle- og varmeteknologi

Kaloriske køle- og varmeteknologier er baseret på brugen af såkaldte 'kaloriske' materialer – faste stoffer der ændrer temperatur når de udsættes for et ydre felt. Det kan være et magnetfelt (magnetokaloriske materialer), et elektrisk felt (elektrokaloriske materialer), mekaniske spændinger (elastokaloriske materialer) eller et tryk (barokaloriske materialer). Sådanne materialer kan bruges som den aktive komponent (en såkaldt aktiv regenerator) i en kølemaskine i kombination med ikke-flygtige væsker som vand eller alkohol til at overføre varmen til omgivelserne. Teknologien vil potentielt kunne levere mere effektiv og miljøvenlig køling inden for en lang række anvendelser.

Traditionel køleteknologi som den kendes fra fx husholdningskøleskabe er baseret på kompressorer. Kompressoren driver et gasformigt kølemiddel gennem en kølecyklus, der består af gentagen fortætning og fordampning af kølemidlet. Dette er en moden og pålidelig teknologi, men har ikke desto mindre en række ulemper. Således er de mest udbredte kølemidler alle drivhusgasser, hvortil kommer at effektiviteten af små kompressorer er begrænset.  Et kalorisk materiale kan anvendes som den aktive komponent i et køleapparat ved at flytte det ind og ud af et ydre felt, mens det udveksler varme med omgivelserne. Den kendsgerning at de kaloriske effekter er reversible, gør at man kan opnå en højere effektivitet.

Magnetisk køleskab konstrueret på DTU Energi

Vores forskning på feltet tog sit udspring i den kendsgerning at et af de almindeligt anvendte materialer til katoder i keramiske brændselsceller også udviser en udtalt magnetokalorisk effekt tæt ved stuetemperatur: Materialets temperatur ændrer sig, når det sættes ind i et magnetfelt. Dette er en fundamental termodynamisk egenskab ved magnetiske materialer ved temperaturer nær det punkt, hvor de mister deres magnetisme. DTU Energi har i en række forskningsprojekter udviklet magnetisk køling og bygget to magnetokaloriske demonstrationsenheder, med en tredje, designet som varmepumpe til et hus, er under opbygning.

Forskningen inden for kaloriske materialer dækker alle aspekter fra materialeforskning, regeneratordesign og modellering af varmeoverførsel og væskestrømning, til optimering af magneter samt systemdesign og konstruktion. Vi har bl.a. opnået den højeste ydelse af en magnetokalorisk enhed og den første demonstration af en elektrokalorisk regenerator.

Kontakt

Christian Bahl
Seniorforsker
DTU Energi
46 77 54 91
http://www.energy.dtu.dk/Forskning/Kalorisk-koeling
17 AUGUST 2018