Rijkert Knoppers
Een van de manieren om een ruimte te koelen, is door het afvoeren van de aanwezige warmte. Maar hoe doe je dat als je voor dit proces geen schadelijke koelmiddelen, zoals fluorkoolwaterstoffen (hfk’s), wilt gebruiken?
Onderzoekers van het in Freiburg gevestigde Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques IPM hebben nu een nieuwe, extreem efficiënte koeltechniek ontwikkeld, die zonder broeikasgassen werkt: magneten.
Het bolvormige koelsysteem bestaat uit een open gedeelte, gericht op de te koelen ruimte en een achterwand, die is opgebouwd uit magnetocalorisch materiaal. Daarbinnen roteert een magneet, die uit de te koelen ruimte warmte onttrekt, en die vervolgens de opgeslagen warmte afstaat aan de achterwand. Het magnetocalorische materiaal draagt vervolgens de ontvangen warmte aan de buitenlucht over. De overdracht gebeurt met behulp van vacuümbuizen, die in het magnetocalorische materiaal zijn gemonteerd. Het koelsysteem maakt daarbij gebruik van latente warmte, warmte die bij toe- of afvoer geen temperatuurverandering teweeg brengt.
‘Omdat water veel energie absorbeert wanneer het van een vloeistof naar een gasvormige staat over gaat, gebruiken we dit verdampingsproces om de warmte over te dragen,’ verduidelijkt onderzoeksleider Kilian Bartholomé. ‘Dit is een zeer efficiënte manier om de thermische energie te verplaatsen.’
Het is al langer bekend dat magneten in staat zijn magnetocalorisch materiaal te verwarmen of te koelen, maar tot voor kort was het zeldzame en extreem dure gadolinium het enige geschikte materiaal dat bij kamertemperatuur werkte.
Inmiddels zijn er andere magnetocalorische materialen ontwikkeld, die bij kamertemperatuur te gebruiken zijn en die bovendien op een kosteneffectieve manier industrieel te fabriceren zijn. Een daarvan is een legering van lanthanium, ijzer en silicium, dat door het team van het Fraunhofer instituut is gebruikt. Het inmiddels gepatenteerd koelsysteem werkt zo efficiënt, dat de onderzoekers verwachten dat ze het wereldrecord op het gebied van magnetocalorisch koelen zullen breken.
