室温磁制冷工质材料的研究进展

磁制冷技术是一种高效、环保的新型制冷技术,应用前景非常广阔.室温磁制冷工质是室温磁制冷技术发展的关键因素之一.介绍了磁制冷工质用于制冷技术的原理、室温磁制冷工质的选择依据及发展现状,并对室温磁制冷工质技术的发展进行了展望.     

室温磁制冷工质研究现状

室温磁制冷技术是环保、高效的新型制冷技术,它在家电、工业、军事领域都有广阔的应用前景。其中磁工质是室温磁制冷技术的关键。概述了磁制冷的原理,详细介绍了GdM、La(Fe,Si)13、MnFe(PxAs1-x)、Mn3XC(N)、Heusler合金磁工质现阶段的发展状况及存在的不足,并展望了磁制冷材料的发展前景。     

室温磁工质与磁制冷机的研究和开发

室温磁制冷作为一种高能效、环境友好和运行可靠的制冷技术,具有广阔的应用前景。室温磁制冷技术利用磁工质的磁热效应以及AMR循环实现制冷。在过去数十年的探索中,室温磁制冷的研究主要集中于磁工质的研发和磁制冷机的设计。本文综述了目前已开发的几种典型的室温磁工质以及研制的磁制冷样机。目前研究较丰富的室温磁工质主要包括稀土金属Gd及其合金、NaZn₁₃型La(Fe, Si)₁₃系合金以及Fe₂P型MnFePAs系合金,本文对它们的磁热性能进行对比并分析存在的实际应用问题。基于运行方式的不同,目前研制的磁制冷样机主要分为往复式和旋转式,介绍了不同研究机构研发的磁制冷样机的实验参数与制冷性能。回顾了室温磁制冷技术在不同领域已取得的实际应用,并对该技术未来的发展趋势进行展望。     

近室温磁制冷合金材料的研究进展及发展前景

磁制冷技术是一种高效节能、绿色环保、可靠性强的先进制冷技术,其核心原理是磁性材料的磁热效应,即磁制冷工质等温磁化时向外界放出热量,绝热退磁时从外界吸收热量.理论上所有的磁性材料都具有磁热效应,但只有极少数具有显著磁热效应的磁性材料可用于磁制冷.因此,研发具有较大磁热效应的磁制冷工质是决定磁致冷技术能否得到应用和推广的关键因素.经过几十年的发展,人们陆续发现了许多性能优异的磁制冷材料,推动和促进了磁制冷技术的发展.目前,磁制冷技术在20 K以下的低温区已经得到了较为广泛的应用,如液氦的制备、低温物理研究以及航空航天等领域都采用了磁制冷技术.低温区的磁制冷材料通常为顺磁状态,其构型熵可以忽略不计,但随着温度的升高,用于低温区磁制冷的顺磁材料的晶格振动变大,构型熵对磁制冷系统的影响不可忽略,即传统的顺磁态磁制冷工质在近室温区已不再适用,因此研发近室温区的磁制冷材料具有重要意义.近20年间,国内外研究者对近室温区磁制冷材料进行了大量研究并取得了许多重要成果,如以Gd(SiGe)4、La(FeSi)13、MnAs合金和NiMn基Heusler合金等为代表的具有优异磁热效应的一级相变磁制冷材料,这些合金的磁热效应通常是由结构相变与磁相变的叠加引起的,但常常伴有较大的热滞与磁滞损耗,进而会大幅度降低磁制冷的效率.除了一级相变磁制冷材料外,还有稀土Gd及其化合物、Gd基非晶态合金等具有二级磁相变的近室温磁制冷材料.其中,Gd基非晶态合金具有制冷温区宽、涡流损耗低、磁滞低、成分范围宽、耐腐蚀和易于加工等优点,其较宽的制冷温区特别适合室温埃里克森磁制冷循环,具有广阔的应用前景.本文简要介绍了磁热效应的原理以及磁制冷技术的发展,重点介绍了近室温磁制冷材料的磁热性能和最新研究进展,包括Gd(SiGe)4、La(FeSi)13、MnAs合金、NiMn基Heusler合金等一级相变磁制冷材料和具有二级磁相变的Gd基非晶态合金,并分析了它们作为磁制冷材料的优点和存在不足,讨论了各系材料未来的发展方向和趋势.     

室温磁致冷工质的选用原则及制备技术

本文对近年来在制冷界研究相当活跃的磁致冷工质 ,尤其是室温磁致冷工质———铁磁材料 ,在外加磁场中的热力学特性进行了分析、讨论 ,并在此基础上总结了选取室温磁致冷工质的理论依据和原则。本文介绍了室温磁致冷工质的制备方法 ,特别是系列工质复合法 ,并展望了今后的研究方向     

室温磁致冷工质的选用原则及制备技术

本文对近年来在制冷界研究相当活跃的磁致冷工质，尤其是室温磁致冷工质--铁磁材料，在外加磁场中的热力学特性进行了分析、讨论，并在此基础上总结了选取室温磁致冷工质的理论依据和原则。本文介绍了室温磁致冷工质的制备方法，特别是系列工质复合法，并展望了今后的研究方向。     

室温磁制冷研究新动态及应用

室温磁制冷是磁制冷技术发展的必然趋势.本文介绍了近10年室温磁制冷研究的最新动态,分析了磁制冷循环理论研究的结果,详细说明了室温磁制冷材料和样机的新近成果,并对室温磁制冷的商业化应用前景进行了展望.     

磁制冷核心问题及高效利用新方式

旋转式磁制冷机是目前室温磁制冷机的主流技术方案,本文针对制约现有磁制冷机的关键因素,综述了磁回热器的高效传热、多组磁回热器的流路控制、多层磁工质复叠制冷及磁体、系统集成等核心问题的最新研究进展并提出了发展方向,深入总结了通过复合制冷的方式拓展磁制冷应用范围及制冷性能的途径及潜力,以助于明确未来磁制冷的研究方向,为研发高性能磁制冷机提供思路。     

室温磁制冷材料的研究现状及发展前景

制冷业耗能占社会总耗能的15%以上。目前普遍使用的气体压缩制冷技术的卡诺循环效率最高仅为25%左右,而且气体压缩制冷中使用的气体制冷剂会破坏大气臭氧层并引起温室效应。探求无污染、绿色环保的制冷材料和研发新型低能耗、高效率的制冷技术是当今世界需要迫切解决的问题。磁制冷技术具有绿色环保、高效节能、稳定可靠的特点,近些年来已经引起世界范围的广泛关注。具有磁热效应的材料是磁制冷技术的关键。重点综述了当今室温磁热材料的研究现状。为了使该项技术走向工业化和实用化的道路,提出改进并优化磁制冷工质的性能是未来的研究方向。     

磁制冷机

本发明是关于磁热效应的磁制冷机。这种磁制冷机适用于通过绝热退磁而冷却的磁性物质来使气体冷凝。这种磁制冷机比一般压缩式制冷机具有好得多的单位容积制冷能力。这种磁制冷机需要两种交替的热交换过程:一个是放热过程,它把磁性物质(工质),例如钆—镓—柘榴石结构,迅速送入磁场进行绝热磁化,并使工质中产生的热量向外界放出;一个是吸热过程,它使工质迅速退出磁场令其绝热退磁,结果吸热使气体被冷凝。     

室温磁制冷最新研究进展

室温磁制冷作为一种高效环保的新制冷技术，具备十分广阔的应用前景。文章阐述了室温磁制冷中磁性材料的最新发展情况，分析了磁Brayton与磁Ericsson制冷循环的热力特性，讨论了基于非Darcy效应的活性蓄冷器的多孔介质模型，介绍了新型室温磁制冷样机，并指出了室温磁制冷研究的方向。     

Review on research of room temperature magnetic refrigeration

Room temperature magnetic refrigeration is a new highly efficient and environmentally protective technology. Although it has not been maturely developed, it shows great applicable prosperity and seems to be a substitute for the traditional vapor compression technology. In this paper, the concept of magnetocaloric effect is explained. The development of the magnetic material, magnetic refrigeration cycles, magnetic field and the regenerator of room temperature magnetic refrigeration is introduced. Finally some typical room temperature magnetic refrigeration prototypes are reviewed.     

室温磁制冷研究进展

室温磁制冷技术是一项新的制冷技术，具有高效环保的特点，应用前景十分广阔，有望取代传统的蒸气压缩式制冷方法。阐述了磁热效应的原理，系统介绍了室温磁制冷中磁性材料、磁制冷循环、蓄冷器以及典型制冷机的发展情况，并对室温磁制冷的发展进行了展望。     

室温磁致冷材料及技术的研究进展

本文简要介绍了磁致冷机的基本工作原理；回顾了室温磁致冷材料及技术的发展历史；概述了具有突破性的最新研究进展。最后本文指出了室温磁致冷的潜在市场及发展趋势。     

磁制冷发展现状及趋势：Ⅱ磁制冷技术

简要介绍了磁制冷实现的原理,概括了磁制冷与气体压缩制冷的差异,比较了4种磁制冷循环的优缺点及适用场合,重点评述了室温温区磁制冷样机的研究进展,分析了磁制冷的关键技术,最后给出了磁制冷的潜在市场并展望了发展趋势。     

(La0.6Dy0.1)Sr0.3MnO3的磁热效应研究

对庞磁电阻材料(La0.6Dy0．1)Sr0.3MnO3的磁热效应进行了研究．通过不同温度下的等温磁化(M-H)曲线的测量和计算，发现伴随铁磁-顺磁(PM—FM)相变出现大的磁热效应，额外的磁性交换作用将导致额外的磁熵变化．结果表明，(La0.6Dy0．1)Sr0.3MnO3可以作为室温下使用的磁制冷工质候选材料．     

Matériaux magnétocaloriques de pointe: le futur que réserve-t-il?

Recent achievements in the design of robust near room temperature magnetic cooling devices signify paradigm shift in refrigeration, liquefaction and freezing technologies, and call for a much broader base of advanced magnetocaloric materials to support quick materialization of this environmentally friendly, energy efficient technology in a variety of markets. The latest material discoveries are reviewed and current trends in engineering of advanced magnetocaloric compounds have been identified.     

Experimental results for a magnetic refrigerator using three different types of magnetocaloric material regenerators

Magnetic refrigeration is a potentially environmentally-friendly alternative to vapor compression technology because it has a potentially higher coefficient of performance and does not use a gaseous refrigerant. The active magnetic regenerator refrigerator is currently the most common magnetic refrigeration device for near room temperature applications, and it is driven by the magnetocaloric effect in the regenerator material. Several magnetocaloric materials with potential magnetic refrigeration applications have recently been developed and characterized; however, few of them have been tested in an experimental device. This paper compares the performance of three magnetocaloric material candidates for AMRs, La(Fe,Co,Si)₁₃, (La,Ca,Sr)MnO₃ and Gd, in an experimental active magnetic regenerator with a parallel plate geometry. The performance of single-material regenerators of each magnetocaloric material family were compared. In an attempt to improve system performance, graded two-material regenerators were made from two different combinations of La(Fe,Co,Si)₁₃ compounds having different magnetic transition temperatures. One combination of the La(Fe,Co,Si)₁₃ materials yielded a higher performance, while the performance of the other combination was lower than the single-material regenerator. The highest no-load temperature span was achieved by the Gd regenerator.     

磁制冷在空间科学应用展望

介绍了磁制冷效应研究进展,并回顾该效应在空间科学应用研究状况,讨论了室温磁制冷机研究进展对空间制冷研究学科的可能影响.