AI-Driven Monte Carlo Uncertainty Analysis of Curie Temperature Effects on Active Magnetic Regenerator Performance
V članku AI-Driven Monte Carlo Uncertainty Analysis of Curie Temperature Effects on Active Magnetic Regenerator Performance, objavljenem v reviji International Journal of Refrigeration (IF = 3.8), smo raziskovalci Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko ponovno preizkusili metodologijo preizkovanja vpliva statistične variacije Curie-jeve temperature na zmogljivost večslojnih magnetokaloričnih regeneratorjev, ki smo jo utemeljili v nedavni objavi [link]. Raziskavo smo izvedli v sodelovanju s kolegi iz brazilske Univerze v Santa Catarini, le da smo tokrat uporabili njihova numerična modela večslojnega aktivnega magnetnega regeneratorja (AMR) ter strojnega učenja. Poleg tega pa smo se, namesto na materiale drugega reda, osredotočili na magnetokalorične materiale LaFeSiH, ki so prvega reda in so še toliko bolj občutljivi na porazdelitev Curie-jevih temperatur.
Tudi v tej raziskavi se je izkazalo, da odstopanje Curie-jevih temperatur nad 1 K drastično zniža verjetnost doseganja načrtovanih hladilnih moči. Glede na trenutne tolerance, ki jih navajajo dobavitelji magnetokaloričnih materialov (standardni odklon med 1,5 in 2 K) ter verjetno število slojev AMR (med 10 in 15), bi morala biti hladilna moč naprave zasnovana za delovanje od 30 % do 80 % nad želeno vrednostjo, da bi zagotovili 90-95% verjetnost doseganja le-te. V realnosti bi to dosegli s predimenzioniranim magnetilnim sistemom in AMR-jem, kar bi drastično povečalo stroške izdelave.
Velikoserijska proizvodnja magnetnih hladilnikov je torej z obstoječimi LaFeSiH materiali neizvedljiva, saj bi standardi zagotavljanja kakovosti zahtevali bistveno nižje negotovosti Curie-jevih temperatur, kot jih proizvajalci trenutno zagotavljajo. Za uspešen prehod magnetokaloričnih naprav na trg se bodo morali proizvajalci magnetokaloričnih materialov torej nujno osredotočiti na zmanjšanje negotovosti Curiejevih temperatur v njihovih materialih.
Slika: a) Shematski prikaz večslojnega AMR in odstopanja Curiejeve temperature. Polne črte predstavljajo izvirne krivulje, črtkane črte pa tiste, dosežene v proizvodnem procesu; b) Vpliv negotovosti Curiejeve temperature na zmogljivost 10-slojnega AMR; c) Kumulativna porazdelitvena funkcija za 10-slojni AMR; d) Vpliv stopnje gotovosti na doseženo zmogljivost 10-slojnega AMR.