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21. März 2002
Kühlschrank arbeitet mit Magnetfeldern
(he) Das Prinzip der magnetischen Kühlung kennen Physiker schon lange und wenden es bei speziellen Aufgaben auch an. Jetzt ist es einem Forscherteam der Universität Amsterdam erstmals gelungen, diesen Effekt auch für die praktische Anwendung reif zu machen.
Das von den Niederländern entwickelte Material, das große Mengen Wärme umsetzt, wenn es magnetisch wird, könnte sogar mittelfristig die schädlichen Kühlmittel in Kühlschränken ablösen. Die Wissenschaftler von der Universität Amsterdam berichten, dass der Stoff aus den preiswerten Elementen Mangan, Eisen, Phosphor und Arsen besteht. Gadolinium, ein anderes magnetisches Kühlmittel, das US-Ingenieure derzeit testen, ist hingegen ein seltenes und teures Metall. Die zwei Kilogramm Gadolinium, mit denen der Prototyp des amerikanischen Kühlschranks arbeitet, kosten mehrere Tausend Euro. Zudem kann das Amsterdamer Material mehr Wärme umsetzen. Die magnetische Kühlung nutzt einen einfachen physikalischen Effekt aus. Dabei bringt man einen magnetisierbaren Stoff in ein Magnetfeld, wo sich die magnetischen Momente - die Elementarteilchen des Magnetismus - in einer bestimmten Richtung anordnen. Das Material heizt sich auf. Die Wärme gibt der Magnet anschließend ab, bis er wieder so warm ist wie seine Umgebung. Sobald man das Magnetfeld dann abschaltet, bricht auch die Ordnung der magnetischen Momente zusammen. Der Stoff kühlt sich ab. Nun kann er Wärme aufnehmen, etwa um die Temperatur in einem Kühlfach zu senken. Anschließend beginnt der Zyklus von Neuem. Indem man den Stoff erneut magnetisiert, wird die Wärme aus dem Kühlfach in die Umgebung abgeleitet. Das in Amsterdam entwickelte Material hat noch einen weiteren Vorteil, der für eine breite kommerzielle Nutzung unabdingbar ist. "Wir können seine Zusammensetzung so wählen, dass die bei Außentemperaturen von minus 70 bis plus 80 Grad Celsius funktioniert", so Ogijid Tegus, einer der Forscher, in einem "Nature"-Artikel. Gadolinium hingegen kann einen Kühlschrank nur in Räumen betreiben, die rund 27 Grad warm sind. Und auch die Umwelt profitiert. Neben dem Verzicht auf schädliche Kühlmittel, wird auch die Energieeffizienz erhöht. Denn die magnetische Kühlung verwandelt 60 Prozent der eingesetzten Energie in Kälte, im herkömmlichen Kühlschrank sind es nur 40 Prozent.
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