MagCool - Effektiv og miljøvenlig køleteknik vha. magnetisk køling

Magnetisk køling er en ny teknologi med fast, ikke-flygtige magnetiske materialer som de aktive komponenter, og vand eller alkohol som medium for varmetransport. Det rummer et stort potentiale for energieffektiv og miljøvenlig køling til en konkurrencedygtig pris. Magnetisk køling oplever internationalt en markant stigning i aktiviteten, i takt med, at teknologiens kommercielle muligheder bliver tydelige. Nærværende projekt har avanceret teknologien til et punkt, hvor en prototype enhed er blevet konstrueret.

Projektet blev ledet af afdelingen for Brændselsceller og Faststofkemi på Risø DTU sammen med Institut for Systemer, Produktion og Ledelse på DTU. De to industrielle partnere, der er involveret i projektet, Danfoss A/S og Sintex A/S, har bragt nøglekompetencer inden for systemdesign, køleteknik og design af permanente magneter til projektet.

Projektet fokuserer på de afgørende udfordringer for teknologien: Udvikling af bedre keramiske materialer, udvikling af billige, high-field permanente magneter, og design og optimering af hele systemet. Målet med projektet var konstruktion af ​​en proof-of-concept prototype af et magnetisk køleskab med magnetokaloriske keramik og permanente magneter. Prototypen skal demonstrere de kommercielle perspektiver i teknologien. Målet blev nået gennem en række specifikke opgaver, der udførtes af Ph.D. studerende og postdocs:

• Materiale- og komponentudvikling. Dette omfatter udvikling og karakterisering af keramiske materialer med forbedret og indstillelig magnetokaloriske effekt, og udvikling af  high-field permanente magneter med passende feltspecifikationer.
• Modellering og simulering som giver input til både magnetudvikling og til optimering og udformning af det magnetiske køleanlæg.
• Prototype design og test. Dette omfatter grundlæggende design, forarbejdning og test af komponenter, og endelig test og karakterisering af prototypen.

Vi har besat otte positioner ud af de otte planlagte (fire Ph.D. og fire postdocs). Vi har i løbet af projektet foretaget otte sammensætninger af keramiske materialer, varierende transitionstemperaturen med 4 º C, hvilket gav en temperatur-spændvidde på omkring 28 º C. Samtidig har vi forsøgt at udforske andre nye materialer ofte i samarbejde med virksomheder, der producerer disse materialer. En hidtil ukendt permanent magnet samling blev designet til prototypen. Den er blevet bygget og leveret, og der blev observeret en fremragende sammenhæng mellem modellen og den faktiske konstruktion. En ny avanceret og beregningsmæssigt effektiv numerisk model, som beskriver Active Magnetic Regenerator (AMR), blev skrevet og testet intensivt. Derefter samlede vi for første gang prototypen og testede med stor succes. Det viser en performance sammenlignelig og på visse punkter bedre end den nuværende state of the art prototype udviklet af Astronautics (US).