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室溫磁制冷技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的新型制冷技術(shù),它包含了材料、磁體及制冷機(jī)(包括熱力循環(huán))三大關(guān)鍵技術(shù)。
在材料方面,所開發(fā)的Gd5Si2-xGe2-xSn2x (x≤0.25)合金由于不采用高純Gd及降低了Ge的量,且在鑄態(tài)下即可形成Gd5Si2Ge2-型單相組織,大大降低合金的制造成本;另外合金低場響應(yīng)好,適合做寬溫區(qū)復(fù)合制冷工質(zhì),且耐腐蝕性好,很適用于由永磁體提供磁場的制冷機(jī)中。開發(fā)了一種快速制備具有NaZn13型結(jié)構(gòu)的稀土鐵基化合物熱處理工藝, LaFe13-xSix合金在1250℃左右高溫短時處理,就可使材料中a-Fe相和富鑭相快速向NaZn13相轉(zhuǎn)變,處理后的材料具有大磁熵變。
因此,相比文獻(xiàn)報告的高溫長時熱處理和快淬加高溫短時熱處理技術(shù)更具有經(jīng)濟(jì)價值。另外,LaFe13-xSix合金在不同溫度下(0-80℃)有優(yōu)良的吸氫動力學(xué)性能,吸氫前后,合金仍能維持具有巨磁熱效應(yīng)的NaZn13型結(jié)構(gòu),且居里溫度可通過氫量調(diào)節(jié),為LaFe13-xSix氫化物材料的實用提供了技術(shù)支持。開發(fā)的Gd基固溶體可起到結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合的效果,本合金用于旋轉(zhuǎn)式磁制冷工質(zhì)的制造,減少或消除薄壁工質(zhì)盒的變形。
在磁體方面開發(fā)出了適合往復(fù)式及旋轉(zhuǎn)式磁制冷機(jī)的高場強(qiáng)永磁系統(tǒng),磁場在1.5T以上。
在磁制冷機(jī)方面,開發(fā)了國內(nèi)第一臺旋轉(zhuǎn)式室溫磁制冷機(jī),釹鐵硼永磁體提供磁場,磁熱材料釓或釓基合金做成工質(zhì)盒,可有效提高制冷機(jī)中磁工質(zhì)的量,進(jìn)而提高制冷機(jī)的制冷量,載冷劑為水(或加防凍劑),機(jī)構(gòu)簡單,運行穩(wěn)定。所開發(fā)的國際第一臺自然對流換熱室溫磁制冷裝置,釹鐵硼永磁體提供磁場,磁體旋轉(zhuǎn),工質(zhì)放在蓄冷液中固定不動,可避免機(jī)械摩擦,有助于提高制冷效率。
主要技術(shù)指標(biāo):
1、材料居里溫度在260-320K間可調(diào),磁熵變大于15J/kg.K,適合做復(fù)合工質(zhì);
2、磁場強(qiáng)度1.5T;
3、制冷溫跨大于11K,制冷功率70W以上。
主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析:
1.從制造成本上來看,根據(jù)2005年9月第一屆國際室溫磁制冷大會上Zimm等認(rèn)為10.55kWc(表示10.55kW的制冷負(fù)載)傳統(tǒng)空調(diào)器每kWc所需的建造費約70$。而對于相同制冷量的磁制冷機(jī)來說,如果采用NdFeB永磁體提供磁場,Gd作工質(zhì),則每kWc所需的建造費約23.4$;如果采用NdFeB永磁體提供磁場,LaFeSiHy作工質(zhì),則每kWc所需的建造費約4.4$。因此磁制冷比傳統(tǒng)制冷在制造成本上更具競爭優(yōu)勢。
2.家用和商用工業(yè)空調(diào)和冰箱等制冷設(shè)備是耗電大戶,空調(diào)能耗已占全國耗電量的15%左右(國際金融報,2004-09-17)。按上述計算,如果將我國空調(diào)的效率提高20%,可每年為國家節(jié)約400億元人民幣以上(每度上網(wǎng)電價按0.5元計算)。冰箱的年均耗電量達(dá)到400億度以上,冰箱的能源效率將提高40%,平均每年可減少耗電量約120億度。
3.我國電力的約75%是來自火力發(fā)電,高效率的磁制冷的使用對于降低煤發(fā)電帶來的污染是有很大作用的。每節(jié)約1度電就相當(dāng)于節(jié)約400克標(biāo)準(zhǔn)煤和4000克水,同時減少0.997kg二氧化碳和0.03kg二氧化硫的排放。如果粗略按我國制冷用電占總用量的10%及磁制冷節(jié)電30%計算,全國每年節(jié)約折合約2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤和2億噸水,其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會及環(huán)保效益是巨大的。
應(yīng)用領(lǐng)域及市場需求分析:
目前,磁制冷技術(shù)的研究主要集中在近室溫區(qū)制冷,所涉及的場合有:1.超市制冷及食品冷凍(藏):冷凍蔬菜、水果、肉類(265K),百貨冷藏(273-283K);
2.空調(diào)及熱泵:中央空調(diào)、汽車空調(diào)、家用空調(diào)。
材料科學(xué),生物醫(yī)用 500萬以上
化學(xué)化工
耐高溫1000-2000℃低成本陶瓷/碳纖維復(fù)合材料
材料科學(xué) 面議
材料科學(xué),化學(xué)化工 面議
材料科學(xué) 面議