Magneettijääkaappi

Magneettijääkaappi on tutkimus- ja kehitysvaiheessa oleva magnetokalorista ilmiötä hyödyntävä jääkaappiteknologia.

Magnetokalorinen ilmiö havaittiin 1881. Kun lämmöneristyksellä suojattua tavanomaisesti paramagneettista ainetta altistetaan ulkoiselle magneettikentälle sen lämpötila nousee (kuitenkin joidenkin aineiden kohdalla lämpötila laskee). Ulkoisen magneettikentän poistamisen yhteydessä ilmiö tapahtuu käänteisesti eli lämpötila laskee. Ilmiön valjastaminen jääkaappeihin perustuu termodynamiikan lakeihin. Esimerkiksi kun rautatanko altistetaan magneettikentälle siinä syntyy järjestystä, joka entropian sääntöjen mukaan synnyttää epäjärjestystä muualla.

Magneettijääkaappien etuina on hiljaisuus verrattuna kompressoreihin perustuviin jääkaappeihin. Keraamisiin jäähdytinmagneetihin perustuvat magneettijääkaapit ovat pitkäikäisempiä kuin kompressoriin perustuvat jääkaapit ja niissä ei käytetä fluorattuja hiilivetyjä, mitkä ovat kasvihuonekaasuja.

Magneettista jäähdytystä käytetään usein kun pyritään saada lähelle absoluuttista nollapistettä (–273,15 °C) olevia lämpötiloja. Magnetokalorinen ilmiö on ennalleen palautuva (reversiibeli) prosessi, mikä on yksi syistä pieneen energiankulutukseen verrattuna normaaleihin jääkaappeihin. Magneettijääkaappi toimii neljässä eri vaiheessa.

Magneettijääkaappien prototyypeissä käytetään keraamisia magneetteja, jotka on tehty muun muassa 1. lantaanimanganiittiyhdisteitä, missä on pieniä määriä kalsiumia ja 2. strontium, rauta, boorista ja neodyymiyhdisteitä.

Amesin tutkimuslaitoksessa Texasissa on tutkittu gadoliniumin ja piin ja germaniumin seoksia, mutta ne ovat kalliita ja korroosiolle herkkiä. Edellisistä syistä johtuen ne eivät ole kaupallisille markkinoille ajateltuina materiaaleina parhaiten soveltuvia.

Magneettijääkaappien aineiden tutkimisessa on keskeistä, että löytyy sopiva aineyhdistelmä, jonka Curien lämpötila on mahdollisimman lähellä huoneenlämpöä. Esimerkiksi raudan magneettisuus katoaa 770 °C, mikä on sen Curie-piste. Tämän lämpötilan jälkeen magneettisuus vaikuttaa heikosti rautaan, koska se on paramagneettista. Magnetokalorinen ilmiö on voimakkaimmillaan juuri Curien lämpötilan alapuolella.

Jäähdytysaineena lämmönvaihtimissa on mahdollista käyttää muun muassa vettä.

Kuten usein uusilla tuotteilla, – mikäli magneettijääkaapit ovat ylipäätänsä mahdollisia – niiden hinnat lienevät korkeita alussa. Ne yleistynevät mahdollisesti ensin suurissa kylmiöissä ja pakastealtaissa ja siitä pikku hiljaa kohti tavallista kuluttajaa. Toteutuessaan ne vähentäisivät energiankulutusta ja viilennyskustannuksia noin 20 prosentilla.

Katso myös 
Magneettinen jäähdytys

Lähteet

Keittiökoneet
Kylmätekniikka
Säilytyskalusteet