ELEKTROKALORIKA - Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko

Neposredna karakterizacija elektro- in magnetokaloričnega odziva v večkaloričnih kompozitnih filmih

admin — Wed, 01 Jul 2026 05:52:36 +0000

Raziskovalci Instituta »Jožef Stefan«, Univerze v Ljubljani, Univerze v Barceloni, IFW-Dresden ter partnerskih institucij smo v reviji Journal of the European Ceramic Society objavili članek z naslovom Direct observation of room-temperature electrocaloric and magnetocaloric responses in multicaloric composite films.

V raziskavi smo združili elektrokalorično keramiko PMN-10PT in magnetokalorično zlitino La-Fe-Si-Co (LFSC) ter z uporabo tehnologije aerosolnega nanašanja prahu (Powder Aerosol Deposition – PAD) izdelali približno 5 μm debele večkalorične kompozitne filme. Tehnologija PAD omogoča izdelavo gostih funkcionalnih plasti pri sobni temperaturi in predstavlja zanimiv pristop za integracijo naprednih funkcionalnih materialov v prihodnje hladilne naprave.

Pomemben dosežek raziskave je neposredna karakterizacija elektrokaloričnega in magnetokaloričnega efekta v istem večkaloričnem kompozitnem filmu pri sobni temperaturi. Kompozitni filmi so pokazali približno 32 % večji elektrokalorični temperaturni odziv v primerjavi s čistimi PMN-10PT filmi. Izboljšanje je povezano z Maxwell–Wagnerjevo polarizacijo, ki jo povzročijo vključeni magnetokalorični delci.

Poleg izboljšanega elektrokaloričnega efekta smo v istem filmu neposredno izmerili tudi magnetokalorični efekt, s čimer smo eksperimentalno potrdili večkalorično delovanje kompozita ter pokazali možnost združevanja elektrokaloričnega in magnetokaloričnega pojava v eni sami aerosolno naneseni strukturi.

Rezultati predstavljajo pomemben korak k razvoju večfunkcionalnih materialov za prihodnje trdninsko hlajenje ter mikrohladilne sisteme za elektroniko, zaznavala in druge miniaturizirane aplikacije, kjer postaja učinkovito upravljanje toplote vse pomembnejše.

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221926004607

The post Neposredna karakterizacija elektro- in magnetokaloričnega odziva v večkaloričnih kompozitnih filmih first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Uspešno zaključen Thermag XI v Ljubljani

admin — Tue, 16 Jun 2026 05:57:36 +0000

11. konferenca združenja IIR – Thermag XI, na temo trdninskega hlajenja, ogrevanja, in pridobivanja energije (11th IIR Conference on Solid-State Cooling, Heating and Energy Harvesting), ki je potekala med 7. in 11. junijem v Ljubljani, se je uspešno zaključila.

Ta pomemben dogodek je združil raziskovalce, inženirje in strokovnjake iz industrije z vsega sveta, ki so predstavili najnovejše dosežke na omenjenih področjih. Thermag XI je bil priložnost za izmenjavo najsodobnejših dognanj s področja funkcionalnih materialov, novih konceptov ter njihove integracije v energetske sisteme prihodnosti.

Predstavljena dela so zajemala širok spekter raziskovalnih dejavnosti – od temeljnih raziskav in razvoja materialov do prototipiranja naprav, modeliranja in praktičnih aplikacij, ki prispevajo k razvoju bolj trajnostnih energetskih tehnologij. Zbornik prispevkov bo kmalu objavljen na spletni strani IIR: https://iifiir.org/en/conference-proceedings.

Iskreno se zahvaljujemo vsem avtorjem za oddane prispevke in recenzentom za njihov trud. Posebna zahvala gre vabljenim predavateljem, vodjem sekcij, članom znanstvenega odbora in organizacijski ekipi, katerih prizadevanja so omogočila izvedbo tega dogodka. Hvaležni smo tudi za podporo Mednarodnega inštituta za hlajenje (International Institute of Refrigeration, IIR), Slovenskega združenja za energetiko (SZE), Kitajskega združenja za hlajenje (Chinese Association of Refrigeration – CAR), Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani ter vsem sponzorjem in partnerjem.

Predstavili smo naslednje prispevke:

THE CONVENTIONAL AND ROTATING MAGNETOCALORIC EFFECT OF A GADOLINIUM PARALLEL PLATE MAGNETIC REGENERATOR – INFLUENCE OF GEOMETRY (Rafael Almeida, Rodrigo Kiefe, Darja Gačnik, Ricardo M. C. Pinto, João O. Silva, Katja Klinar, Henrique Souza, Gonçalo Oliveira, João S. Amaral, Andrej Kitanovski, João H. Belo)

IMPLEMENTATION AND VALIDATION OF AN ACTIVE ELECTROCALORIC REGENERATOR COMPONENT IN TCC BUILDER (Grega Belšak, Izak Oberčkal Pluško, Katja Vozel, Andrej Kitanovski, Markys Cain, Katja Klinar)

NUMERICAL STUDY ON THE FREQUENCY DEPENDENCE OF THE DIRECT MAGNETOCALORIC EFFECT OF GADOLINIUM FILM (Zhonghao Chang, Jorge Revuelta-Losada, Erika Fontana, Nora Dempsey, Katja Klinar, Andrej Kitanovski, Jia Yan Law, Victorino Franco)

VALIDATION OF THE NUMERICAL SIMULATION OF A HIGH-FREQUENCY REGENERATIVE THERMOMAGNETIC GENERATOR HYPEREG (Kamyar Dobakhti, Katja Klinar, Urban Tomc, Jure Javornik, Andrej Kitanovski)

FINITE ELEMENT MODELING AND OPTIMIZATION OF A MAGNETIC FIELD SOURCE FOR THERMOMAGNETIC GENERATION (Radel Gimaev, Katja Klinar, Andrej Kitanovski)

NUMERICAL MODELING OF AN ACTIVE MAGNETIC REGENERATOR BASED ON THE ROTATIONAL MAGNETOCALORIC EFFECT (Radel Gimaev, Darja Gačnika, Urban Tomc, Rafael Almeida, Rodrigo Kiefe, João H. Belo, João S. Amaral, Katja Klinar, Andrej Kitanovski)

PHASE-CHANGE MATERIAL THERMAL DIODES FOR CALORIC REFRIGERATOR (Karl Joulain, Katja Klinar, Katja Vozel, Andrej Kitanovski, Younès Ezzahri)

A GENERALIZED MODELLING APPROACH FOR ACTIVE ELECTROCALORIC REGENERATORS (Matija Kalin, Darja Gačnik, Katja Klinar, Andrej Kitanovski)

HYPEREG: HIGH-FREQUENCY MAGNETOCALORIC REGENERATOR (Andrej Kitanovski, Katja Klinar, Jure Javornik, Simon Nosan, Jakob Perne, Simon Bogić, Blaž Jagodic, Urban Tomc)

THE PERSPECTIVES OF ULTRA-HIGH-TEMPERATURE SOLID-STATE HEAT PUMPS (Katja Klinar, Darja Gačnik, Radel Gimaev, Andrej Kitanovski)

BRIDGING THE THERMAL GAP: THE ROLE OF FLUIDIC AND MECHANICAL THERMAL CONTROL DEVICES IN ADVANCING CALORIC TECHNOLOGIES (Katja Klinar, Urban Tomc, Katja Vozel, Andrej Kitanovski)

THERMAL CONDUCTIVITY OF CELLULOSE-BASED COMPOSITE FILMS (Vanja Kokol, Vera Vivod, Katja Klinar)

MODELING OF THERMOACOUSTIC GENERATOR IN TCCBUILDER (Izak Oberčkal Pluško, Harini Nivetha Raja, Grega Belšak, Jingyuan Xu, Katja Vozel, Andrej Kitanovski, Katja Klinar)

EVALUATION OF CURIE TEMPERATURE EFFECTS IN THE PERFORMANCE OF ACTIVE MAGNETIC REGENERATORS – PART I: SECOND ORDER PHASE TRANSITION (Urban Tomc, Guilherme F. Peixer, Chistian R. H. Bahl, Kaspar K. Nielsen, Jaime A. Lozano, Jader R. Barbosa Jr., Andrej Kitanovski)

DIGITAL MICROFLUIDIC THERMAL SWITCH CAPACITORS FOR MAGNETOCALORIC COOLING (Blaž Velkavrh, Hana Uršič, Urška Erjavec Nagode, Andrej Kitanovski, Lukas Beyer, Jens Freudenberger, Klara Lünser, Enric Stern-Taulats, Lluis Mañosa, Urban Tomc)

ENHANCING SOLID-STATE THERMAL RECTIFICATION VIA TEMPERATURE-DEPENDENT THERMAL CONTACT RESISTANCE (Katja Vozel, Andrej Kitanovski)

The post Uspešno zaključen Thermag XI v Ljubljani first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Objavljen članek Roadmap for electrocaloric films characterization

admin — Thu, 28 May 2026 08:03:51 +0000

Članek Roadmap for electrocaloric films characterization, objavljen v reviji iScience (Cell Press), predstavlja numerično analizo vpliva substratov in IR-prevlek na karakterizacijo elektrokaloričnih tankih in debelih plasti za mikrohladilne sisteme prihodnosti.

Raziskovalci Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani smo v sodelovanju z Institutom Jožef Stefan raziskovali vpliv toplotnih lastnosti substrata ter debeline črnega visoko-emisivnega premaza na natančnost infrardečih (IR) temperaturnih meritev elektrokaloričnih materialov. Cilj raziskave je bil določiti smernice za optimizacijo karakterizacije elektrokaloričnih struktur na mikro- in nano-skali.

S pomočjo numeričnih simulacij smo pokazali, da substrati z nizko termično efuzivnostjo in nizko toplotno prevodnostjo bistveno zmanjšajo toplotne izgube med meritvami ter omogočajo natančnejšo določitev elektrokaloričnega odziva. Poleg tega smo analizirali vpliv debeline elektrokalorične plasti in črnega premaza na korekcijski faktor pri IR-meritvah. Rezultati kažejo, da je mogoče doseči nizke korekcijske faktorje, kadar je elektrokalorična plast debelejša od črnega premaza.

Raziskava predstavlja pomemben korak k razvoju zanesljivih metod za karakterizacijo elektrokaloričnih materialov ter podaja smernice za načrtovanje prihodnjih mikrohladilnih sistemov na osnovi kalorikov.

Povezava: https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(26)01340-4

The post Objavljen članek Roadmap for electrocaloric films characterization first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Visokotemperaturna elektrokalorična toplotna črpalka na simpoziju visokotemperaturnih toplotnih črpalk

admin — Fri, 23 Jan 2026 09:51:15 +0000

Raziskovalci iz Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) smo se udeležili simpozija visokotemperaturnih toplotnih črpalk v danskem Københavnu.

Dogodek je ponudil izvrsten pregled najnovejših raziskav in industrijskega razvoja na področju visokotemperaturnih toplotnih črpalk ter številne poglobljene razprave in priložnosti za izmenjavo pogledov s strokovnjaki iz industrije in akademskega okolja.

Z veseljem smo predstavili svoje delo visokotemperaturne elektrokalorične toplotne črpalke v okviru poster sekcije in prejeli dragocene povratne informacije, ki bodo v pomoč pri nadaljnjem raziskovalnem delu. Iskrena hvala organizatorjem za odlično strukturiran in kakovosten simpozij ter vsem kolegom za zanimive in spodbudne razprave.

The post Visokotemperaturna elektrokalorična toplotna črpalka na simpoziju visokotemperaturnih toplotnih črpalk first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Visoko-temperaturna elektrokalorična toplotna črpalka

admin — Mon, 05 Jan 2026 08:58:22 +0000

Raziskovalci iz Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) so v reviji Energy Conversion and Management, enem vodilnih svetovnih znanstvenih časopisov na področju energetike, objavili prvo študijo o visokotemperaturni elektrokalorični toplotni črpalki.

Skoraj četrtina odpadne toplote nastaja pri temperaturah nad 300 °C, vendar so obstoječe tehnologije toplotnih črpalk pri izkoriščanju in uporabi toplote iz tako visokotemperaturnih virov še vedno neučinkovite. V tej študiji predstavljamo novo elektrokalorično toplotno črpalko, zasnovano za obratovanje z viri toplote in ponori pri izjemno visokih temperaturah. Predlagan sistem toplotne črpalke vključuje aktivni elektrokalorični regenerativni izmenjevalnik s PZT večslojnimi tankimi filmi (PbZr_0.52Ti_0.48O₃), ki izkazujejo izjemno elektrokalorično adiabatsko temperaturno spremembo 11,03 K pri 402 °C (675 K), ter stisnjen helij kot delovni medij. Izvedli smo parametrično analizo, s katero smo simulirali delovanje visokotemperaturne elektrokalorične toplotne črpalke, in določili optimalne pogoje za enostopenjske in večstopenjske konfiguracije. Enostopenjska zasnova je dosegla največji grelni COP 7,8 pri temperaturnem razponu 30 K čez regenerator pri temperaturi toplotnega vira 660 K. V primerjavi s tem je večstopenjska konfiguracija dosegla najvišjo grelno moč 113,3 W/kg_EC in največji COP 2,7 med 630 in 690 K. Ta študija postavlja temelje za pomemben napredek na področju visokotemperaturnih toplotnih črpalk z uporabo elektrokalorične pretvorbe energije.

Povezava: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S019689042501338X

The post Visoko-temperaturna elektrokalorična toplotna črpalka first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Pojavljajoče se priložnosti za visokotemperaturne trdninske in plinske toplotne črpalke

admin — Sun, 21 Dec 2025 12:49:01 +0000

Raziskovalci iz Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) so skupaj z mednarodno ekipo objavili raziskavo v reviji Nature Energy (Springer Nature), ki velja za vodilno znanstveno publikacijo na področju energetike. V članku so prvič celovito ovrednotili doslej spregledan potencial alternativnih tehnologij visokotemperaturnih toplotnih črpalk, ki bi lahko v industriji in energetiki nadomestile neučinkovito kurjenje fosilnih goriv ter neposredno električno ogrevanje. S tem bi bistveno zmanjšali rabo energije, emisije in toplotno obremenjevanje okolja.

Toplota je srce energetskega problema: za ogrevanje in hlajenje uporabimo približno 50 % končne rabe energije, hkrati pa se približno 50 % končne rabe energije pretvori v odpadno toploto – toploto, ki jo danes pogosto preprosto zavržemo v okolje prek hladilnih stolpov, segrevanja rek ali morja in drugih izpustov. Raziskava pokaže, da lahko visokotemperaturne toplotne črpalke to odpadno toploto učinkovito zajamejo in jo nadgradijo na bistveno višje temperature, primerne za najzahtevnejše industrijske procese.

Današnje tržne rešitve visokotemperaturnih toplotnih črpalk so praviloma omejene na temperature približno do 250 °C, medtem ko številni industrijski procesi zahtevajo več –tudi do ali celo prek 1000 °C. Objavljena raziskava zato sistematično predstavi in primerja alternativne pristope, ki bi lahko omogočili preboj: kalorične, termoelektrične, termoakustične tehnologije ter mehanske procese na osnovi Stirlingovega in Braytonovega krožnega procesa.

Povezava: https://www.nature.com/articles/s41560-025-01908-4

The post Pojavljajoče se priložnosti za visokotemperaturne trdninske in plinske toplotne črpalke first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Obisk profesorja Xiaoshija Qiana v LAHDE

admin — Mon, 28 Jul 2025 07:56:46 +0000

Z velikim veseljem smo gostili profesorja Xiaoshija Qiana z Univerze Jiao Tong v Šanghaju ob njegovem nedavnem obisku Slovenije.

Prof. Qian je pripravil zanimivo predavanje z naslovom »Izkoriščanje velikanskega elektrokaloričnega učinka v materialih z visoko polarno entropijo«, v katerem je delil svoje najnovejše raziskave in kritični vpogled v nadaljnji razvoj elektrokaloričnih polimerov. Predavanje je spodbudilo živahno znanstveno razpravo z raziskovalci skupine LAHDE, pa tudi z gosti s Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani ter Oddelka za elektronsko keramiko (K5) na Institutu “Jožef Stefan”.

Po predavanju smo imeli priložnost predstaviti naše laboratorijske zmogljivosti ter deliti aktualne raziskovalne aktivnosti skupine LAHDE, od nedavno pridobljenih patentov in eksperimentalnega dela do širših raziskovalnih usmeritev. Kolegi z Instituta “Jožef Stefan” so predstavili svoje napredne zmogljivosti za karakterizacijo materialov, kar je dodatno obogatilo strokovno izmenjavo. Obisk je razkril številna skupna raziskovalna zanimanja in postavil trdne temelje za prihodnje sodelovanje na področju kaloričnih ter drugih trdninskih tehnologij za hlajenje in ogrevanje.

Iskreno se zahvaljujemo prof. Qianu za obisk, strokovne pogovore in priložnost za krepitev mednarodnega znanstvenega sodelovanja. Veselimo se nadaljnje izmenjave znanja in skupnih raziskovalnih projektov.

The post Obisk profesorja Xiaoshija Qiana v LAHDE first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Svetovni dan hlajenja

admin — Thu, 26 Jun 2025 06:17:18 +0000

Svetovni dan hlajenja, ki ga obeležujemo 26. junija, je bil ustanovljen z namenom ozaveščanja o ključni vlogi, ki jo imajo hlajenje, klimatizacija in toplotne črpalke v sodobnem življenju. Praznik sovpada z rojstnim dnem lorda Kelvina (Williama Thomsona), pomembnega znanstvenika na področju termodinamike. Dan poudarja prispevek te panoge k zdravju, varnosti hrane, energetski učinkovitosti in varovanju okolja. Ustanove in organizacije po svetu ga praznujejo z izobraževalnimi kampanjami, javnimi dogodki, spletnimi seminarji in strokovnimi predavanji, s ciljem spodbujanja inovacij in trajnostnih praks v tehnologijah hlajenja.

Več najdete na naši LinkedIn strani.

The post Svetovni dan hlajenja first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits

admin — Mon, 11 Nov 2024 07:15:08 +0000

Raziskovalci laboratorija LAHDE Fakultete za strojništvo, Univerza v Ljubljani, so razvili odprtokodno orodje za enodimenzionalno modeliranje toplotnih tokokrogov, TCCbuilder. To je prvo tovrstno orodje, ki omogoča hitro in enostavno modeliranje toplotnih tokokrogov zaradi grafičnega uporabniškega vmesnika in pridružene knjižnice materialov, ki se uporabljajo za izdelavo toplotnih kontrolnih elementov.

Poleg knjižnice materialov je pripravljena tudi knjižnica že izdelanih toplotnih kontrolnih elementov iz literature. Raziskovalci z različnih področij so vabljeni k dopolnjevanju obeh knjižnic kot tudi k dodajanju funkcionalnosti v orodje. Tako je TCCbuilder ne le dobrodošel pripomoček za simulacije, temveč tudi platforma za izmenjavo informacij in povezovanje raziskovalcev s področja prenosa toplote in materialov.

Orodje je predstavljeno v članku TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits, kjer so opisani validacija ter primeri uporabe orodja. Članek je objavljen v reviji iScience (IF = 4.6), Special Issue: Advanced thermal control: fundamentals and applications.

Članek je odprtega dostopa in je dostopen na povezavi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.111263

Povzetek:

In the area of thermal management, thermal control elements (TCEs) and thermal control circuits (TCCs) are proving to be innovative solutions to the challenges of temperature control and heat dissipation in various applications, ranging from electronic cooling to energy conversion and temperature control in buildings. Their integration promises to improve power density, energy efficiency, system reliability and system life expectancy. With the aim of connecting researchers in the field of thermal management and accelerating the development of TCEs and TCCs, we have developed an open-source TCC simulation tool called TCCbuilder that enables a quick and easy time-dependent 1D numerical analysis of the behavior of TCEs and TCCs. It uses the heat conduction equation to solve temperature profiles in different devices. The TCCbuilder application offers features not previously available with any other TCC modelling tool: a large adjacent library of materials and TCEs as well as a user-friendly graphical user interface (GUI).

The post TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Konferenca Calorics 2024, Cambridge

admin — Wed, 25 Sep 2024 10:23:14 +0000

Konferenca Calorics 2024 je potekala v zgodovinskem mestu Cambridge (VB), na inštitutu Møller v sklopu kolidža Churchill. Na dogodku so se zbrali vodilni raziskovalci in strokovnjaki iz industrije, da bi izmenjali ideje in razmišljanje o najnovejšem napredku na področju kaloričnih materialov in tehnologije toplotnih črpalk.

Predstavitve so izpostavile nedavne dosežke v razvoju magnetokaloričnih, elektrokaloričnih, elastokaloričnih in barokaloričnih materialov ter njihovo potencialno integracijo v (več)kalorične naprave, kot so toplotne črpalke in aktivni regenerativni sistemi.

Kot predstavnik LAHDE je prof. Andrej Kitanovski na konferenci predstavil prispevek z naslovom »Challenges, opportunities, and future roadmap for energy applications of magnetocaloric materials (Izzivi, priložnosti in prihodnji načrt za energetsko uporabo magnetokaloričnih materialov)«.

Eden izmed izjemnih trenutkov konference je bila predstavitev hladilnika, ki temelji na barokaloričnem učinku za učinkovito črpanje toplote, prispevek profesorja Xavier-ja Moya. Z impresivno hladilno močjo je hladilnik na konferenci ohladil pivo, ki so ga nato postregli udeležencem po predstavitvah. Komaj čakamo na dan, ko bomo lahko v svojih domovih uporabljali hladilnike s trdninskimi hladivi, brez nevarnih plinov.

Udeležba na konferenci Calorics 2024 je bila izjemna izkušnja, ki je ponudila neprecenljive priložnosti za učenje in sodelovanje, zaokroženo z zanimivimi razpravami s soudeleženci. Široka paleta tem predstavitev je omogočila globok vpogled v najnovejše kalorične materiale in tehnologije.

Z veseljem se bomo udeležili in predstavili svoje raziskave na prihajajoči konferenci Calorics. Komaj čakamo, da vidimo, kako se bo področje kaloričnih tehnologij razvijalo v prihodnosti.

The post Konferenca Calorics 2024, Cambridge first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.