Ekologiczna optymalizacja technik chłodniczych dzięki chłodzeniu magnetycznemu
Mało kto zapewne pamięta ze szkolnych lekcji fizyki wykresy fazowe ilustrujące zależności między zmianami ciśnienia, objętości i temperatury. Opisywane przez nie fundamentalne zjawiska termodynamiczne stanowią jednak podstawę działania większości urządzeń chłodniczych. We współczesnych chłodziarkach stosowany jest lotny czynnik chłodniczy, który jest cyklicznie poddawany parowaniu, sprężaniu, skraplaniu i rozprężaniu, aby na odpowiednich etapach cyklu pochłaniać lub uwalniać ciepło. Niestety, czynniki chłodnicze są odpowiedzialne za istotną część globalnych emisji dwutlenku węgla (CO2). Wszystko może się wkrótce zmienić dzięki opracowywanej obecnie nowatorskiej technologii opartej na stałych czynnikach chłodniczych. Jej upowszechnienie pozwoliłoby znacznie zwiększyć ekologiczność i wydajność energetyczną lodówek, klimatyzatorów, a nawet dużych zamrażarek przemysłowych. Badacze zajęli się wykorzystaniem różnic energetycznych między różnymi stanami magnetycznymi stałych czynników chłodniczych wybranych po przetestowaniu odpowiednich materiałów magnetycznych. Magnetyzowanie i demagnetyzowanie materiałów magnetycznych wiąże się ze zmianą ich temperatury — jest to tzw. efekt magnetokaloryczny. Wykorzystując dofinansowanie UE dla projektu SSEEC ("Solid state energy efficient cooling"), naukowcy zajęli się wykorzystaniem tego efektu, analizując wszystkie etapy niezbędne do opracowania układów chłodniczych działających w temperaturze pokojowej. Używając specjalnie opracowanych narzędzi charakteryzujących i zaawansowanych modeli teoretycznych, naukowcy zajęli się przewidywaniem i tworzeniem nowatorskich metod chłodzenia magnetycznego. Badano fundamentalne mechanizmy magnetyzmu i przejść, syntezę monokrystalicznych czynników chłodniczych i inne innowacje. Naukowcy opracowali nowe metody syntezy ułatwiające obróbkę mechaniczną i pomyślnie wykonali z czynnika chłodniczego cienkie płytki umożliwiające wydajną wymianę ciepła. Ostatecznie opracowano trzy prototypy magnetycznych mechanizmów chłodniczych, z których jeden pomyślnie zintegrowano z wymiennikiem ciepła, uzyskując pompę ciepła. Następnym etapem było opracowanie planu rozwoju badań i technologii w dziedzinie chłodzenia magnetycznego. Wyniki projektu SSEEC zostały upowszechnione poprzez publikacje w czasopismach naukowych i prezentacje na konferencjach oraz podczas odczytów uczestników projektu na prestiżowych seminariach naukowych na całym świecie. Kluczowe koncepcje zostały też prezentowane publicznie w wywiadach, artykułach popularnonaukowych i witrynie projektu. Utrzymywanie komfortowych warunków w budynkach pochłania około jednej trzeciej całej energii zużywanej przez UE. Wydajne, opłacalne i ekologiczne rozwiązania chłodzenia magnetycznego mogłyby znacznie zmniejszyć wpływ UE na środowisko.
