Blick auf die Kondensatorbank, die die energioe für die Magnetspulen vorspeichert: Am HZDR loten Wissenschaftler Potenzial und physikalische Grenzen magnetisierbarer Gedächtnislegierungen aus. Die Kondensatorbank ermöglicht ultrakurze Magnetpulse.
Foto: HZDR/André Wirsig
Physiker aus Dresden und Dortmund arbeiten an Kühltechnik mit Gedächnislegierungen
Dresden/Dortmund, 17. September 2018. Physiker aus Dresden-Rossendorf und Dortmund arbeiten an Technologien für massenmarkt-taugliche Magnet-Kühlschränke, die ohne umweltschädliche Kühlmittel auskommen. Dabei setzen sie auf spezielle Formgedächtnis-Legierungen, wie das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) mitteilte. Diese Metallverbindungen werden magnetisch und kühlen sich ab, wenn sie in die Nähe eines starken Magneten kommen. Presst dann eine Walze die Legierungen zusammen, entmagnetisieren sie sich wieder und erwärmen sich. Damit lassen sich geschlossene Kühlkreisläufe etablieren.
Bisherige Magnetkühlschränke zu teuer
„Noch vor wenigen Jahren galten Legierungen mit magnetischem Gedächtnis als unbrauchbar, weil sie sich im Magnetfeld nur einmal abkühlen lassen“, erklärte Prof. Oliver Gutfleisch von der TU Darmstadt. „Daher orientierten sich die Forschungen weltweit auf Materialien ohne Erinnerungseffekt. Kühlschränke, die nach diesem Wirkprinzip produziert werden, haben allerdings ihren Preis.“
So etwa könnte ein Kühlkreislauf in einem Magnetkühlschrank funktionieren: Die Gedächnislegierung wird an einem Dauermagneten vorbeigeführt, wird dadurch selbst magnetisch und kühlt ab (blauer Abschnitt). Dann verdichtet eine Walze das Metall, das dadurch seine magnetisierung „vergisst“ und wärmer wird. Abb.: A.Karpenkov/T.Gottschall (HZDR)
Legierungen ohne Seltene Erden gefragt
Daher habe man sich in Kooperation mit den Kollegen vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) darauf konzentriert, Legierungen zu finden, in denen der Magnet-Effekt einfach umschaltbar ist und in denen möglichst wenige seltene Rohstoffe enthalten sind. In ihren Experimenten verwendeten die Forscher eine Legierung aus Nickel, Mangan und Indium. Inzwischen habe das Team in Dresden-Rossendorf auch Legierungen gefunden, die „komplett ohne Seltene Erden und andere kritische Rohstoffe auskommen“, wie HZDR-Hochfeldexperte Dr. Tino Gottschall mitteilte.
Klassischer Kühlschrank hat keine Zukunft
Die Experimente an magnetischen Kühlschränken haben gute Gründe: Klassische Kühlschränke und Klimaanlagen mit Dampfkompression haben nach Überzeugung der beteiligten Forscher keine Zukunft: „Es gibt einfach keine geeigneten Kühlflüssigkeiten“, betonte Gottschall. „Die heute gebräuchlichen Mittel sind als Wärmeträger hochwirksam, aber tausendfach treibhaus-wirksamer als Kohlendioxid. Für die meisten laufen die Produktionsgenehmigungen in Europa demnächst aus. Propan oder Butan kühlen zwar gut, bilden aber mit Luft hochexplosive Gemische. Ammoniak wiederum ist giftig und korrosiv. Und Kohlendioxid kühlt nicht besonders effizient.“
Autor: hw
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