Manyetokalorik soğutma sistemleri, iklime zarar veren CFC’leri tamamen ortadan kaldırır. Bunun yerine, metaller kullanılarak bir soğutma etkisi oluşturmak için mıknatıslar kullanılır.
Freiburg (Almanya). Soğuk odalar ve endüstriyel dondurucular şu anda soğutucu olarak küresel ısınma potansiyeli olan ve iklime zararlı olan florlu hidrokarbonları ( CFC ) kullanmaktadır. Propan veya bütan gibi alternatifler, oldukça yanıcı oldukları için süpermarketler gibi büyük soğutma sistemlerinde kullanılamaz. Fraunhofer Fiziksel Ölçüm Teknikleri Enstitüsü tarafından yapılan bir gelişme (PDF bağlantısı) yakında kimyasal soğutucuları gereksiz hale getirebilir ve bunların yerine, soğutma etkisini üretmek için dönen mıknatıslar kullanan soğutma ile değiştirebilir.
Bunun teknik temeli 1917’den beri biliniyor. Ancak Fraunhofer IPM’deki bilim adamlarının yaptığı bir yenilik, soğuk üretimin etkinliğini önemli ölçüde artırmayı başardı. Bu tür bir soğutma sistemi için yeni bir dünya rekoru olacak şekilde, teorik olarak mümkün olan maksimum verimliliğin yüzde 50’sine yakında ulaşılacaktır.
Manyetokalorik soğutma, bir manyetik alana maruz kaldığında belirli malzemelerde ısı üretir. Mıknatısın polaritesini sürekli değiştirerek, soğutma için kullanılabilen bir ısıtma ve soğutma döngüsü tetiklenebilir. Döngüsel soğutma yoluyla malzemenin daha düşük bir sıcaklığını üretmek için atık ısı dağıtılır.
Uzun bir süre boyunca, bu yaklaşımla ilgili temel sorun, oda sıcaklığında manyetokalorik olan neredeyse hiç malzeme bulunmamasıydı. Nikel ve demir gibi sık sık oluşan malzemeler de prensipte manyetokaloriktir, ancak bu etki yalnızca birkaç yüz santigrat derecede bu metallerde ortaya çıkar. Nadir toprak elementlerinde bulunan bir metal olan gadolinyum, oda sıcaklığında zaten manyetokaloriktir, ancak çok nadir olduğundan endüstriyel kullanım için uygun değildir ve bu nedenle kullanımı ekonomik olmayacaktır. Oda sıcaklığında zaten manyetokalorik olan alaşımlar 1990’ların sonunda geliştirildi.
Lantan-demir-silikon alaşımı
Fraunhofer IPM’deki bilim adamları, şu anda sunulmakta olan manyetokalorik soğutma için lantan-demir-silikondan oluşan bir alaşım da kullandılar. Bu durumda yenilik, kullanılan malzemede değil, soğutma sisteminin ürettiği ısıyı dağıtan süreçte yatmaktadır. Fizikçiler , içinde vakum bulunan ve manyetokalorik malzemenin az miktarda su ile birlikte bulunduğu tüpler kullanırlar.
Kilian Bartholomé, “suyun sıvı halden gaz haline geçtiğinde çok fazla enerji emdiğini” açıklıyor. Bu nedenle buharlaştırma işlemi, ısıyı transfer etmek için kullanılabilir ve termal enerjiyi dağıtmak için çok verimli bir yol sağlar.
Gelecekte yüzde 50’ye varan verimlilik mümkün
Su buharı ile lantan-demir-silikon alaşımı arasındaki olası en iyi etkileşimi elde etmek için, bilim adamları bunu ince gözenekli bir yapıya getirdiler. Isı borusu, yani ısı yayan borular da ısı dağılımının verimliliğini daha da artırmak için bir daire içine yerleştirildi.
300 watt çıkışlı bir demo sistemi yakında gösterilecek. Normal buzdolapları 50 ila 100 watt arasında bir çıkışa sahiptir. Bilim adamlarının yaptığı açıklamaya göre, şu anda yüzde 30 verimliliğe sahip manyetokalorik soğutma sistemi için önceki dünya rekoru da kırılacak. Freiburglu bilim adamları, teknolojileri ile verimlilik derecesinin yüzde 50’ye kadar çıkabileceğini düşünüyorlar.