Многоступенчатый магнитный холодильник будущего от General Electric

Исследователи, работающие в лаборатории General Electric, использовали специальный магнитный материал для достижения температуры достаточно низкой, чтобы заморозить воду.

Эта передовая система обещает быть на 20% эффективней, чем современные технологии охлаждения, и может появиться в вашем холодильнике уже к концу десятилетия.

Система использует раствор на водной основе, который для передачи тепла протекает через серию магнитов, в отличие от химического хладагента и компрессора. Это значительно снижает возможность любого вреда окружающей среде и делает процесс переработки старых холодильников значительно проще.

«Это очень важная технология», говорит Венкат Венкатакришнан (Venkat Venkatakrishnan), лидер исследовательской группы. «Мы стоим на пороге следующей революции в холодильном производстве».

Новая технология использует в своей основе открытие вековой давности, называемое магнитокалорическим эффектом. В 1880 году немецкий физик Эмиль Варбург (Emil Warburg) заметил, что некоторые металлы нагреваются в магнитном поле остывают в их отсутствие.

Томас Эдисон экспериментировал с концепцией построения магнитокалорического теплового насоса, устройства, которое принимает тепловую энергию из холодного пространства, такого как холодильник, и перемещает ее в горячую среду, как кухня. Но он не смог найти никаких практических материалов для ее применения.

Когда GE запустила первый в мире коммерческий электрический холодильник в 1927 году, она использовала компрессор для отвода тепла от хранимых в нем продуктов. Большинство современных холодильников и кондиционеров до сих пор используют эту технологию.

Но ученые никогда не переставали исследовать магнитокалорический эффект. В 1980-х, например, команда из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, Нью-Мексико использует дорогие сверхпроводящие магниты для достижения нескольких степеней охлаждения. The New York Times в то время отметил, что метод «скорее всего будет применяться в специализированных задачах, таких как инфракрасное наблюдение из космоса, а не в бытовом охлаждении».

Команда GE в США и Германии через 10 лет снова вернулись к этой проблеме. Они решили построить каскад из специальных магнитных материалов, где температура медленно уменьшается на каждом этапе. «На каждом этапе мы отбираем часть тепла и передаем теплоноситель на следующую ступень. Таким образом мы понижаем температуру от показателей теплой комнаты до температуры внутри холодильника», рассказывает Венкатакришнан.

Им понадобилось пять лет для получения снижения температуры на 2 градуса по Фаренгейту. Не так много, но достаточно для демонстрации того, что идея работает. «Установка с которой мы начинали была огромна и могла очень мало, но текущий прототип имеет размер тележки из супермаркета», рассказывает Майкл Бенедикт (Michael Benedict), инженер-конструктор GE Appliances. «Цель состоит в том, чтобы уменьшить эту вещь до размера, который можно встроить в холодильник стандартного размера».

Эта цель стала гораздо ближе, когда материаловеды команды разработали новый тип никель-марганцевых сплавов для магнитов, которые могли функционировать при комнатной температуре. Инженеры-конструкторы расположили серии магнитов в 50 этапов охлаждения. Сегодня они способны снижать температуру на 80 градусов. «Мы фокусируемся на магнитном холодильнике как на потенциальной замене для всех холодильных технологий, используемых в настоящее время», говорит Бенедикт.

Команда GE организовала демонстрацию для экспертов из Министерства энергетики, на котором присутствовали сотрудники из Белого дома и организаций по охране окружающей среды. «Никто в мире еще не делал такой тип многоступенчатого охлаждения», делится Венкатакришнан. «Мы считаем, что мы первые люди, которые уменьшили его настолько, чтобы его можно было транспортировать и показывать. Мы также стали первыми, кто смог достичь поэтапного охлаждения».

В настоящий момент команда работает над достижением отметки в 100 градусов снижения температуры при малой мощности. «Мы потратили последние 100 лет, чтобы сделать современные технологии охлаждения более эффективными», говорит Венкатакришнан. «Сейчас мы работает над технологией для будущего столетия».

Facepla.net по материалам: gereports.com

Комментарии: