MANYETĠK SOĞUTMA TEKNOLOJĠSĠNDE BÜYÜK BAġARI
ANKARA ÜNĠVERSĠTELĠ BĠLĠM ĠNSANLARINDAN MANYETĠK SOĞUTMA TEKNOLOJĠSĠNDE BÜYÜK BAġARI
Ankara Üniversitesi Manyetik Malzemeler araĢtırma laboratuarlarında, manyetik soğutma teknolojisinde büyük bir atılım sağlayacak ve bugüne kadar bilinen malzemelerden çok daha üstün özelliklere sahip malzemeler üretildi.
Ankara Üniversitesi Manyetik malzemeler araĢtırma grubu baĢkanı Prof. Dr. Yalçın Elerman baĢkanlığında, doktora öğrencileri Süheylâ Yüce, Ercüment Yüzüak, Dr. Ġlker Dinçer ve Dr. BarıĢ Emre tarafından geliĢtirilen malzemeler, manyetik soğutma teknolojisinde çok önemli geliĢmelerin olmasını sağlayacak niteliktedirler.
ÇEVRE DOSTU SOĞUTMA: MANYETĠK SOĞUTMA
Bilindiği gibi modern toplumun temel bağımlılıklarından biri olan soğutma teknolojisi, günümüzde buhar sıkıĢtırmalı kompresör teknolojisine dayanmaktadır. Buhar sıkıĢtırmalı kompresör teknolojisinin temel malzemeleri olan kloroflorokarbon (CFC) ve hidroklorokarbon (HCFC)’un çevreye verdikleri önemli zararlar nedeni ile Ģimdiye kadar arka plana atılmıĢ olan alternatif soğutma teknolojileri giderek daha büyük bir önem kazanmaya baĢlamıĢtır. Bu nedenle son yıllarda dünya soğutma teknolojileri üzerine ve bu teknolojilerde kullanılacak malzemelerin geliĢtirilmesi üzerine yoğun araĢtırmalar yapılmaya baĢlanmıĢtır. Bu nedenle son yıllarda dünya soğutma endüstrisinin Ar-Ge harcamalarının önemli bir kısmı, orta ve uzun vadede buhar sıkıĢtırmalı sistemlerin yerine geçecek alternatif soğutma teknolojilerinin geliĢtirilmesine harcanmaktadır. Yeni teknolojilerle üretilecek olan soğutucuların mümkün olduğu kadar az enerji tüketmeleri, yüksek verime sahip olmaları ve çevre
dostu olmaları istenmektedir. Alternatif soğutma teknolojilerinden biri olan manyetik soğutma hem çevre konusundaki endiĢeleri yanıtlayabilen hem de az enerji tüketme özelliğini sağlayan bir seçenek oluĢturmaktadır.
Prof. Dr. Yalçın Elerman manyetik soğutma teknolojisinin avantajlarını Ģöyle sıralamıĢtır;
Manyetik soğutma, doğaya önemli zararlar veren CFC ve CHFC gazlarını üretmeyen çevre dostu bir soğutma teknolojisidir. Soğutma verimi, gaz sıkıĢtırmalı soğutuculardan oldukça yüksektir. SıkıĢtırıcı kullanmadığı için sessiz bir teknolojidir. Bu, özellikle tıp uygulamaları için önemlidir. DüĢük basınçla çalıĢtığı için, klimalarda ve araba soğutmalarında çok önemlidir. Daha az sayıda hareketli parçaya sahip olması ve düĢük iĢletim frekansı nedeniyle daha uzun kullanım süresine sahiptir. Manyetik soğutma teknolojisi ile çok küçükten (birkaç mili Watt) çok büyüğe (birkaç yüz Watt) soğutucular yapmak mümkün olacaktır.
MANYETĠK SOĞUTUCU MALZEMENĠN ÖNEMĠ
Manyetik soğutma teknolojisinin geliĢmesi ve ticarileĢmesi oldukça üstün manyetik soğutma özelliğine sahip malzemelerin üretilmesine bağlıdır. Son yıllarda, tüm dünyada oda sıcaklığı yakınlarında üstün manyetik soğutma özelliğine sahip malzemelerin üretimine yönelik araĢtırmalar büyük bir hız kazanmıĢtır.
Prof. Dr. Yalçın Elerman baĢkanlığındaki manyetik malzemeler araĢtırma grubu yaklaĢık beĢ yıldır manyetik soğutma teknolojisi üzerine araĢtırmalar yapmaktadır. Bu araĢtırma grubundaki bilim insanları Mayıs
2009’da, manyetik soğutma teknolojisinde kullanılabilecek en üstün özellikli malzemeyi üretmeyi baĢarmıĢlardır.
Bu üstün özellikli malzemenin Ankara Üniversitesi Manyetik Malzemeler araĢtırma laboratuarlarında üretilip, geliĢtirildiğini açıklayan Prof. Elerman, bu malzemenin üretilmesinin manyetik soğutma teknolojisinin geliĢimine çok önemli katkılar yapacağını belirtmiĢtir.
GÜNÜMÜZE KADAR BĠLĠNEN MANYETĠK SOĞUTUCU MALZEMELERĠN ÖZELLĠKLERĠ
ΔSM (mJ/cm3K)
5T 7T
TC
(K)
ΔTad
(K)
(La0.7Ca0.3)MnO3
40
-
227
5
La(Fe11.375Al1.625)
44
-
145
-
Gd
82
112
294
12
Gd5Si2Ge2
140
152
276
15
DyCo2
152
164
142
6
La(Fe11.44Si1.56)
168
-
195
-
MnAs
220
-
318
13
MMAG
242
326
297
19
Bu tablodan da görüldüğü gibi Manyetik Malzemeler AraĢtırma Grubu (MMAG) tarafından üretilen malzeme, bugüne kadar bilinen tüm malzemelerden oldukça üstün manyetik soğutma özelliklerine sahiptir. Burada verdiğimiz sonuçlar, ürettiğimiz bu malzeme ile ilgili ilk sonuçlardır. Önümüzdeki dönemde gerçekleĢtireceğimiz çalıĢmalarla, malzememizin manyetik soğutma özelliklerini daha da üst noktalara taĢımayı hedefliyoruz.
MANYETĠK SOĞUTMA NEDĠR?
Manyetik soğutmanın temelini manyetokalorik etki (MKE) oluĢturmaktadır. Manyetokalorik etki ilk kez 1881 yılında demir üzerinde yapılan çalıĢmalar sırasında, Warburg tarafından keĢfedilmiĢtir. Bu çalıĢmaya göre “Adyabatik koĢullar altında, bir dıĢ manyetik alan içine giren bir manyetik malzemenim sıcaklığının arttığı; manyetik alan dıĢına çıkınca ise sıcaklığının azaldığı gözlenmiĢtir.
Manyetik soğutma konusunda uzun yıllar boyunca yalnızca düĢük sıcaklıkta MKE özelliğini taĢıyan malzemeler ile çalıĢılmıĢ ve manyetik soğutma, helyumun sıvılaĢtırılması gibi, düĢük sıcaklık alanlarında kullanılmıĢtır. Son yıllarda kalıcı mıknatısların geliĢtirilmesi ve oda sıcaklığı yakınlarında üstün MKE gösteren malzemelerin üretilmesi ile birlikte, manyetik soğutucuların buzdolabı ve klima gibi yaygın ticari uygulaması olan alanlarda kullanımları söz konusu olmuĢtur. 2002 yılında bir kalıcı mıknatısın yarattığı bir manyetik alan içinde dönen bir
manyetokalorik yatağın oluĢturduğu bir AMR ile ilk oda sıcaklığında çalıĢan manyetik soğutucu üretilmiĢtir.
MANYETĠK SOĞUTUCULARIN KULLANIM ALANLARI
1. Gaz SıvılaĢtırma
Hidrojen 20 K
Doğalgaz (metan) 109 K
Propan 231 K
Amonyak 240 K
Bütan 273 K
2. Oda Sıcaklığı Altında Soğutma
Süpermarket soğutucuları, gıda iĢleme fabrikaları, donmuĢ sebzeler, meyve, et, süt ürünleri 265 K
Soğutma 275 K
Kimyasallar (Cl2, NH3, etilen, polietilen) 170-250 K
Klima/Isı pompaları (Binalar, otolar, evler) 288-300 K
3. Endüstriyel DüĢük Seviye Isı
ġeker arıtma, içki damıtma 300-470 K
4. Ziraat
Tahıl kurutma 295-315 K
5. Atık Ayıklama ve ĠĢleme
Kimyasallar 70-370 K
Nükleer 250-370 K
Ziraat 70-295 K
ANKARA ÜNĠVERSĠTESĠ MANYETĠK MALZEMELER ARAġTIRMA GRUBU
1999 yılında kurulan Ankara Üniversitesi manyetik malzemeler araĢtırma grubunda manyetik soğutma teknolojisi, manyetik sensörler, spintronik malzemeler, nanomanyetizma ve nanoteknoloji konularında bilimsel araĢtırmalar yapılmakta ve bu konularda eğitim verilmektedir. AraĢtırma grubunda Prof. Dr. Yalçın Elerman baĢkanlığında ulusal ve uluslar arası projeler yürütülmektedir.
Manyetik malzemeler araĢtırma grubu laboratuarlarında, hacimsel ve nano yapıda örnek üretim sistemleri, yapısal ve fiziksel karakterizasyon sistemleri bulunmaktadır.
MMAG web sayfası: http://www.malzemebilimi.ankara.edu.tr
http://www.nist.gov/ncnr/refrigeration_012709.cfm
Kişisel buzdolabı's uğultu, elektrik-yakan soğutma sistemi yakında çok daha küçük, daha sessiz ve daha egzotik metal alaşımlı bir uluslararası işbirliği Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) 'in çalışan tarafından keşfedildi ekonomik sayesinde olabilir Merkezi Neutron Araştırma (s NCNR) .*
Alaşımlı manyetik yerine gaz sıkıştırma sistemleri ev soğutma ve klima için kullanılan soğutma verecektir uzun aranan malzeme olduğunu kanıtlayabilir. Manyetik soğutma tekniği, ancak bilim ve sanayi yıllardır kullanılan, henüz nedeniyle evde uygulama bulmak zorundadır teknik ve çevresel engeller ama NIST işbirliği bunların üstesinden olabilir.
Manyetik soğutma malzemeler üzerinde magnetocalorics, güçlü bir manyetik alana maruz zaman hangi ısıtır denilen dayanır. onlar bu ısı yayarak serinlemek sonra, manyetik alan kaldırılır ve onların sıcaklık tekrar düşer, bu kez dramatik. Etkisi klasik bir soğutma çevrimi olarak kullanılabilir ve bilim adamları bu şekilde neredeyse mutlak sıfır sıcaklığa ulaşmış. Iki faktör dışarı tüketici pazarında soğutma manyetik: yakın olarak işlev en magnetocalorics iki maliyetli nadir metal gadolinyum ve arsenik, öldürücü bir toksin gerektiren oda sıcaklığına kadar devam ediyorum.
Ama geleneksel gaz sıkıştırma buzdolapları kendi dezavantajları var. onlar atmosfere kaçış eğer onlar sık (HFCs), iklim değişikliğinin katkıda bulunabilir sera gazları hidroflorokarbonlar kullanın. Buna ek olarak, giderek daha zor geleneksel soğutma geliştirmek hale gelmektedir. "Gaz çevrim etkinliği oldukça fazla maxed dışarı var," Jeff Lynn NCNR dedi. "Fikri başka bir şey ile döngüsü yerini alacak."
manganez, demir, fosfor ve germanyum-sadece ilk yakın oda sıcaklığında magnetocaloric ne gadolinyum ne de arsenik-render içeren değildir ve alaşımlı takım bulduğu bir karışım hem daha güvenli daha ucuz ama aynı zamanda böyle güçlü magnetocaloric var özellikleri bir sistemi dayalı verimlilik gaz sıkıştırma rakip olabilir.
Çalışma yanında (ve ilham) Pekin Teknoloji Üniversitesi bilim adamları ziyaret takım roman alaşım analiz NIST's nötron kırınım ekipman kullanıldı. Buldukları kendi olağanüstü performans açıklayan bir manyetik alana maruz kalan, newfound malzemenin kristal yapısı tamamen değişir.
"Anlamak nasıl ince ayar kristal yapısında bu değişim bizi daha da bizim alaşım verimi almak için izin verebilir," NIST crystallographer Qing Huang söyledi. "Bunu düzgün cezbetmek için ulaşırsan Biz hala kompozisyon, ve oynuyorlar, başka verimliliğini artırmak mümkün olabilir."
işbirliği üyeleri NIST tarafından sağlanan NIST, Pekin Teknoloji Üniversitesi, Princeton Üniversitesi ve McGill bilim adamları proje için University.Funding içerir.
Liu, M. Yue * D., J. Zhang, TM McQueen, JW Lynn, X. Wang, Y. Chen, J. Li, RJ Kava, X. Liu, Z. Altounian ve S. Huang. Köken ve P (manyetik soğutucu MnFe ayarlamasının magnetocaloric etkisi 1-x Ge x ). Fiziksel Gözden B . Vol. 79, 014435 (2009).
- iskt_admin
- Site Admin
- Mesajlar: 48
- Kayıt: Cmt May 22, 2010 6:18 pm
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder