世界第一種商用磁制冷系統問世 磁冰箱將在不久之后面世

2001年12月7日，美國埃姆斯實驗室在美國能源部的資助下研制出世界上第一臺在室溫下工作的磁冰箱。磁冰箱的概念形成于6年前，美國、中國、西班牙、荷蘭和加拿大都進行了研究，最低制冷溫度已達-140℃，能量利用率已比傳統冰箱高1/3。其實早在1918年，科學家就已經發現有些金屬在磁化時會變熱，去磁化后又會變冷，人們把這種現象稱為磁熱效應。根據這個原理，在上世紀80年代后期，科學家們就已經利用超導磁鐵設計出磁冰箱。近日，法國的一家企業技術突破，進一步的把磁冰箱推向了市場。

英國《每日郵報》16日報道，法國一家企業研制的磁冰箱不插電就能工作。法國冷卻技術應用公司開發出一種商用磁制冷系統，它無需任何能源，利用一種磁性材料磁化升溫、退磁降溫的特性，以一個可控磁場實現材料反復磁化和退磁，再用乙二醇水當作熱量轉移介質，達到制冷目的。這家公司說，電冰箱的電制冷系統所消耗電量占全球耗電量的17%，而磁制冷系統的節能效應可觀。此外，磁制冷系統可杜絕傳統冰箱制冷劑一旦泄漏會污染環境的問題，而且運轉時產生的噪音也更低。

磁冰箱不用氟里昂作工作介質,省去了壓縮機和渦輪機,工作效率可達60%以上,遠高于氣體壓縮式制冷機(小于40%),且噪音很低;。新研制的磁冰箱的核心是一個旋轉裝置，裝置包括含有金屬釓片的轉輪和一塊高磁場強度稀土永磁鐵。釓是一種特殊的金屬，它被置于磁性環境后溫度升高，當磁場被去除后則溫度下降，這一現象被稱為“磁熱效應”。工作時，釓輪通過永磁鐵缺口進入磁場后出現巨大的磁熱效應，由此導致釓輪升溫，系統內第一條循環管道的水將釓輪溫度升高獲得的熱量帶走以使釓輪冷卻;當釓輪離開磁場后，釓輪溫度就會下降到比它進入磁場前還要低的溫度，此時系統內第二條循環管道的水通過釓輪并被釓輪冷卻，被冷卻的水成為制冷源，可用于制冷。

專家稱，這一新的科研成果將改變傳統的冰箱制冷系統，不再排放使地球變暖的氣體，對于環境保護具有重要意義。與此同時，它的制冷系統在工作時幾乎沒有聲音，因為它沒有什么振動。未來，這種磁冷卻技術今后將廣泛用于空調、冷凍和其它商用和家用設備。

磁冰箱的原理

磁冰箱是根據磁熱效應的原理制成的。稀土元素釓(Gd)是一種具有巨磁熱效應的金屬,在等溫磁化時向外界放出熱量,在絕熱去磁時溫度降低,因而可從外界吸取熱量,達到制冷目的。為了完成制冷循環過程,可先在高溫環境中對工質施加外磁場,并等溫地實現伴隨著熵減少而進行的放熱過程;然后在低溫下撤去外磁場,讓工質進行等溫吸熱,最后在這兩個過程之間用適當的過程加以連接,就可完成制冷操作。用不同種類的過程連接上述兩個過程可以得到不同的磁制冷循環,如磁卡諾循環、磁斯特林循環、磁埃里克森循環以及磁布雷頓循環等。