Magnetische koeling: een echt alternatief?

Presentatie over: "Magnetische koeling: een echt alternatief?"— Transcript van de presentatie:

1 Magnetische koeling: een echt alternatief?
Ekkes Brück Van der Waals-Zeeman Inststuut Universiteit van Amsterdam Introductie Magnetische koeling Winterweekend

2 Inleiding koelen Levensmiddel bereiding / opslag / transport
Electronica Chemisch Industrie Processtechniek Medische techniek Winterweekend

3 Koeltechnieken Winterweekend

4 Hoe werkt de koelkast in de keuken?
Winterweekend

5 Eigenschappen van enkele Koelmiddelen
Winterweekend

6 Magnetisme Elektromagneet Magnetisch materiaal Magneet
Winterweekend

7 Magnetische elementen
2p 3d 4f Winterweekend

8 Thermodynamica: Gibbs vrije energie U = Inwendig energie S = Entropie
V = Volume M = Magnetisatie Winterweekend

9 1926 voorgesteld door Debye en Giauque (Nobelprijs 1949)
Magnetische koeling: 1926 voorgesteld door Debye en Giauque (Nobelprijs 1949) Uitwendig magnetisch veld verandert entropie van magnetisch momenten Compact, geen broeikasgassen, hoog rendement, permanente magneten Winterweekend

10 2001 Model Permanente magneet 2 T Compact-disk grootte
Winterweekend

11 1.5T Winterweekend

12 Chubu and Toshiba Refrigerator 2003
(Gd, Dy) metaal Roterend magneet 0.76 T Koelvermogen 60 W T span 20 K Winterweekend

13 Winterweekend

14 Mangaanverbindingen Mogelijk alternatief Veel voorkomend (laag prijs)
Middelgroot magnetisch moment (moderate MC effect) Sterke koppeling met rooster (Simultane magnetische en structurele overgang) Winterweekend

15 Hexagonale Fe2P-type structuur
MnFeP1-xAsx Hexagonale Fe2P-type structuur Ruimtegroep: P-62m Mn 3g sites Fe 3f sites P/As 1b&2c sites Winterweekend

16 Sample-preparatie Startmaterialen Fe2P, Mn2As3, Mn & P
Mechanisch legeren Sinteren 1000oC Gloeien 800oC Winterweekend

17 Magnetisatieproces nabij Tc
Metamagnetische overgang met kleine hysteresis Winterweekend

18 Temperatuurafhankelijkheid van magnetisatie
voor verschillende samenstellingen Tc instelbaar Winterweekend

19 Vergelijking met Gd metaal
Stapgewijze overgang Eerste orde Zeer kleine hysteresis Winterweekend

20 Vergelijking magnetocalorisch effect in materialen
Energie opname in relevant T interval Winterweekend

21 Veldafhankelijkheid van de koelcapaciteit
Direct geschikt Gd te vervangen Laag-vermogen toepassingen in laag veld Winterweekend

22 Koeler Verder verbeteren van magnetokalorisch materiaal gebaseerd op mangaan. Ontwikkelen van koeler, werkend in veld van permanente magneet. Winterweekend

23 Thank You for Your Attention!
Winterweekend

24 Temperature dependence of entropy
Two processes Isothermal or Adiabatic Winterweekend

25 Stirling cooler: ideal gas PV=nRT
Stirling cycle involves alternating compression and expansion of gas in a closed cycle. Four distinct phases: Winterweekend

26 Magnetic cooling: Winterweekend

27 Winterweekend

28 Thermodynamics: Differential of Gibbs free energy
Entropy Magnetization Volume Differential of entropy Winterweekend

29 Identification of terms
Adiabatic process at constant pressure Maxwell relations Magnetic entropy Winterweekend