Magnetické chlazení v ledničce

28. červen 2009 | 06.00 |

Velkými a neustálými žrouty elektrické energie v našich domácnostech jsou lednička a mraznička. Bez nich si už nedokážeme náš život vůbec představit. Klasická lednička pracuje na principu  stlačení a prudkého rozpínání chladícího média, kterým je plyn. Nejprve byly ledničky plněny freony, ale to se nám vymstilo v podobě neustále se rozšiřujících ozónových děr v atmosféře.  Při stlačování se plyn zahřívá a toto teplo se odvádí do okolí (lednička topí v místnosti, kde stojí), zatímco při rozpínání plyn ochlazuje vnitřek ledničky. Nový druh ledniček však může být chlazen magneticky.

lednice1 lednice2

          princip klasické lednice                                       princip MCE lednice

Nová generace ledniček, založená na magnetokalorickém jevu (MCE). Objev tohoto jevu je z roku 1926, ale na své uplatnění v běžném životě dlouhou dobu čeká. Princip tohoto jevu spočívá v tom, že molekuly magnetokalorické látky tvoří samostatné magnety uvnitř slitiny, tzv. magnetické domény. Jsou orientovány zcela nahodile, pokud nejsou vloženy do magnetického pole. Pokud je ale vystavíme vnějšímu magnetickému poli, tak se všechny tyto minimagnety se orientují stejným směrem, podobně, jako se orientuje kompasová střelka v magnetickém poli Země.Tomuto přeorientování však a látka se začne zahřívat. Nicméně v okamžiku vypnutí vnějšího magnetického pole se začne látka zase ochlazovat tím, jak se molekuly vracejí do původního neuspořádaného stavu, a jak spotřebovávají energii z okolí. A protože nic se neděje beze ztrát, nakonec systém skončí chladnější, než začal.

Největšímu uplatnění tohoto jevu v praxi brání složení slitin magnetokalorických látek. Obsahují totiž vzácné zeminy a jejich výroba je poměrně drahá. Slitiny také obsahují vysoký podíl jedovatého arzenu. Kromě toho nejsou dostupné materiály, které by měly dostatečnou účinnost při pokojové teplotě, většinou pracují až díky chlazení kapalným dusíkem. Proto se dnes setkáváme s praktickými aplikacemi magnetokalorického chlazení pouze tam, kde nám více než na ceně záleží na spolehlivosti a dosažené teplotě. Tímto chlazením se dosahují teploty v řádech milikelvinů, tedy skoro absolutní nuly (–273,15 °C). Při nich už selhává chlazení kapalným heliem, které začíná zamrzat. například rentgenový spektrometr na sondě Astro E2 je tímto systémem chlazen na teplotu 65 mK (–273,085 °C).

V posledních letech se v této oblasti bádání vědcům poměrně daří. Týmu vědců z Centra pro neutronový výzkum Národního ústavu pro normy a technologie v americkém Marylandu se podařilo syntetizovat sloučeninu manganu, železa, fosforu a germania (Mn1.1Fe0.9 (P0.8Ge0.2)). Jde se o první známou slitinu, která má dostatečně silný MCE při pokojové teplotě. Má být podstatně levnější než doposud používané slitiny a neobsahuje žádné toxické látky. Vědci samozřejmě pokračují v dalším výzkumu různých poměrů a struktur sloučenin pro dosažení vyššího MCE, nicméně stávající slitina je dostačující k praktické konstrukci ledničky založené na MCE. Možná se tedy již brzy dočkáme menšího, tiššího a hlavně efektivnějšího principu chlazení.  

swiss calometrCenu Swiss Technology Award 2006 a řadu dalších ocenění získal vynález revolučního chlazení založeného na efektu,  kdy se v rotujícím střídavém magnetickém poli materiál na jedné straně ohřívá a na druhé straně chladí. Vynález pochází z Vysoké inženýrské školy kantonu Vaud (HEIG-VD) v Yverdon-les-Bains. Bezhlučné chlazení nepotřebuje kompresor a použitím vzduchu nebo vody jako chladiva vylučuje freony, čpavek nebo solanky. Jako magnetokalorického materiálu se užívá slitin manganu nebo gadolinia.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.56 (9x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: Magnetické chlazení v ledničce v.rozman 09. 07. 2009 - 11:35
RE: Magnetické chlazení v ledničce john 29. 06. 2012 - 13:25