基于混合式回热新原理的全固态磁制冷器件 | 进展

主要观点总结

文章介绍了基于混合式回热技术的全固态磁制冷器件的研究进展。该器件采用新型回热原理，利用高热导固体代替流体进行回热，具有提高回热效率、打破流体对工作频率限制的优点。相比传统磁制冷器件，该器件在全固态磁制冷领域表现出更高的制冷性能。研究成果已发表在the Innovation上，并得到了多个科研项目的支持。

关键观点总结

关键观点1: 背景介绍

文章首先介绍了蒸汽压缩制冷技术的广泛应用及其存在的问题，随后引出了磁制冷技术的发展背景。

关键观点2: 传统磁制冷器件的局限性

传统磁制冷器件主要采用被动式或主动式回热，存在回热效率低、工作频率受限等问题，限制了制冷能力。

关键观点3: 新型全固态磁制冷器件的介绍

新型全固态磁制冷器件采用混合式回热新原理和高热导固体回热理念，有效提高了回热效率，打破了流体对工作频率的限制。

关键观点4: 新型器件的构造与工作原理

该器件由磁热材料构成的制冷层和高热导固体构成的回热层组成。运行过程中，制冷层和回热层逆向旋转形成稳定的温度梯度，通过相互间的热交换实现制冷。

关键观点5: 新型器件的优异性能

该器件具有优异的制冷性能，在相同工况下与传统磁制冷器件相比，比制冷功率显著提升。同时，有限元模拟结果显示，器件的回热效率和制冷温跨最大，且最佳厚度比不随频率发生变化。

文章预览

自上世纪以来，蒸汽压缩制冷技术在家庭、商业和工业领域得到了广泛应用。然而，蒸汽压缩制冷普遍能效比低，同时大量排放高全球变暖潜值的制冷剂对生态环境造成了不可逆转的影响。随着全球能源紧张和环境问题的日益加剧， 具有环境友好、高能效比的磁制冷技术成为重要发展方向。 然而，传统磁制冷器件主要采用被动式或主动式回热，制冷性能无法满足预期。原因包括：(1)对于被动式/主动式回热模式， 稳定的温度梯度仅建立在用于传输热量的物质或磁热材料上（图1A,B），回热效率低， 限制了制冷能力；(2)传统磁制冷器件 通常使用流体进行回热， 流体对流等因素限制了工作频率，导致制冷能力进一步受限。 目前报道的基于主动式和被动式回热的磁制冷器件，绝大多数 工作频率低于1Hz，比制冷功率小于1kW/kg。 图一： 被动式(PMR)、主动 ………………………………