Influence of Layering and Curie Temperature Uncertainty on the Performance of Magnetocaloric Regenerators

V članku Influence of Layering and Curie Temperature Uncertainty on the Performance of Magnetocaloric Regenerators, objavljenem v prestižni reviji Advanced Functional Materials (IF = 19.0), smo raziskovalci Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko predstavili vpliv statistične variacije Curiejeve temperature na zmogljivost večslojnih magnetokaloričnih regeneratorjev. Raziskavo smo izvedli v sodelovanju s kolegi iz Univerze v Santa Catarini (Brazilija) ter Danske Tehnične Univerze.

Magnetokalorična tehnologija velja za okoljsko sprejemljivo alternativo klasičnim parno-kompresijskim hladilnim sistemom, vendar se sooča z omejitvami, kot sta ozko temperaturno delovno območje magnetokaloričnih materialov (MCM) in odvisnost od redkih zemelj. Rešitev predstavlja uporaba več slojev MCM z različnimi Curiejevimi temperaturami, kar omogoča doseganje večjih temperaturnih razponov.

V raziskavi smo s pomočjo 1D numeričnega modela in uporabe nevronskih mrež analizirali vpliv negotovosti Curiejevih temperatur na delovanje večslojnih magnetokaloričnih regeneratorjev iz materiala La-Fe-Co-Si. Ugotovili smo, da povečanje števila slojev sicer izboljša hladilno moč, vendar hkrati tudi poveča občutljivost na variabilnost Curiejeve temperature. Že odstopanja nad 1 K lahko bistveno zmanjšajo zanesljivost doseganja načrtovanih hladilnih moči.

Raziskava poudarja pomen natančne kontrole magnetokaloričnih lastnosti pri izdelavi materialov in predstavlja pomemben korak k večji robustnosti in komercialni uveljavitvi magnetokaloričnih hladilnih naprav in toplotnih črpalk.

Slika: Verjetnost, da bodo Curiejeve temperature porazdeljene tako, da bo normalizirana hladilna moč enaka ali večja od 0.9, glede na standardni odklon in pri treh različnih temperaturnih razponih za različno število MCM slojev.