磁制冷技術(shù)原理
磁制冷就是利用磁熱效應，又稱磁卡效應 (MagnetoCaloric Effect) 的制冷.磁熱效應是指融制冷工質(zhì)在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量的現(xiàn)象.磁制冷技術(shù)中的制冷工質(zhì)是固態(tài)的磁性材料.我們知道，物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子由電子和原子核構(gòu)成，電子有自旋磁矩還有軌道磁矩，這使得有些物質(zhì)的原子或離子帶有磁矩. JI頂磁性材料的離子或原子磁矩在無外磁場時是雜亂無章的，加外磁場后，原子的磁矩沿外磁場取向排列，使磁矩有序化，從而減少材料的磁惰，因而會向外放出熱量;而一旦去掉外磁場，材料系統(tǒng)的磁有序減小，磁惱增大，因而會從外界吸收熱量.磁'腦是溫度和磁場的函數(shù)，如果把這樣兩個絕熱去磁引起的吸熱過程和絕熱磁化引起的放熱過程用一個循環(huán)連接起來，通過外加磁場，有意識地控制磁惰，就可使得磁性材料不斷地從一端吸熱而在另一端放熱，從而達到制冷的目的。
磁制冷介紹
早在1907年郎杰斐（P.Langevin）就注意到：順磁體絕熱去磁過程中，其溫度會降低。從機理上說，固體磁性物質(zhì)（磁性離子構(gòu)成的系統(tǒng)）在受磁場作用磁化時，系統(tǒng)的磁有序度加強（磁熵減?。?，對外放出熱量；再將其去磁，則磁有序度下降（磁熵增大），又要從外界吸收熱量。這種磁性離子系統(tǒng)在磁場施加與除去過程中所出現(xiàn)的熱現(xiàn)象稱為磁熱效應。1927年德貝（Debye）和杰克（Giauque）預言了可以利用此效應制冷。1933年杰克實現(xiàn)了絕熱去磁制冷。從此，在極低溫領(lǐng)域（mK級至16K范圍）磁制冷發(fā)揮了很大作用?，F(xiàn)在低溫磁制冷技術(shù)比較成熟。美國、日本、法國均研制出多種低溫磁制冷冰箱，為各種科學研究創(chuàng)造極低溫條件。例如用于衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器的參數(shù)檢測和數(shù)處理系統(tǒng)中，磁制冷還用在氦液化制冷機上。而高溫區(qū)磁制冷尚處于研究階段。但由于磁制冷不要壓縮機、噪聲小，小型、量輕等優(yōu)點，進一步擴大其高溫制冷應用很有誘惑力，目前十分重視高溫磁制冷的開發(fā)。
美國宇航局的Zimn于1998年4月在《Science》雜志上說：磁制冷技術(shù)可以媲美瓦特發(fā)明蒸汽機，它將引發(fā)一場制冷行業(yè)的革命，我們是這段歷史的見證人。另外，利用TRIZ理論（TRIZ是國際科研、學術(shù)領(lǐng)域公認的一種一種系統(tǒng)、科學的創(chuàng)新方法）對制冷行業(yè)的分析結(jié)果表明，磁制冷技術(shù)是未來最有可能取代現(xiàn)有蒸汽壓縮式制冷的制冷技術(shù)之一。
資料顯示，與水果保鮮柜壓縮機制冷技術(shù)不同，磁制冷技術(shù)具備靜音、節(jié)能、環(huán)保的顯著優(yōu)勢。在靜音方面，磁制冷技術(shù)利用磁熱效應制冷，過程中不需要高速轉(zhuǎn)動，所以從原理上沒有絕對噪音源；在節(jié)能方面，磁制冷的理論效率為傳統(tǒng)壓縮制冷技術(shù)的4-6倍，也就是說，壓縮機制冷水果保鮮柜1天用的電量可以保證同等規(guī)格的磁制冷水果保鮮柜4-6天的電耗；在環(huán)保方面，磁制冷技術(shù)不含破壞臭氧的氣體和溫室氣體，對環(huán)境的傷害幾乎為零，此外利用水做傳熱劑，在安裝和維護上無需擔心泄露。未來水果保鮮柜等冷藏展示柜將可能更加靜音省電。
進入21世紀，國際各國對節(jié)能和綠色環(huán)保非常重視，而磁制冷技術(shù)恰好滿足了資源、能源和環(huán)境成本的要求，所以美、歐、日、中等主要國家均投入了大量人力、物力進行研究開發(fā)。但自上世紀90年代后期以來，磁制冷的研究主要由國家、科研機構(gòu)主導，應用也局限于航空航天等領(lǐng)域。在民用領(lǐng)域，從目前公開的資料看，全球進行磁制冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)主要有：美國GE、德國巴斯夫（BASF）、法國Cooltect、韓國三星和中國海爾等。
2015年CES展上，海爾推出全球首臺應用磁制冷技術(shù)的無壓縮機酒柜，這是全球首次將磁制冷技術(shù)應用于民用家電之上，不僅運行高效平穩(wěn)無噪音，而且實現(xiàn)無化學物質(zhì)制冷，單位能耗低，更加節(jié)能環(huán)保。海爾的磁制冷酒柜噪音將低于32db（分貝），而壓縮機制冷酒柜噪音高于36db。
海爾的專家表示，磁制冷技術(shù)是一項環(huán)境友好型技術(shù)，不會產(chǎn)生溫室氣體或任何破壞臭氧層的氣體，它代表了未來10年的制冷發(fā)展方向。美國普渡大學、德國研究中心、日本能率及中國TRIZ專家對此表示一致認可。
綜上所述，節(jié)能減排和磁制冷技術(shù)應用優(yōu)勢促進磁制冷產(chǎn)業(yè)化加速。業(yè)內(nèi)專家表示，磁制冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化對產(chǎn)業(yè)鏈的影響就如當年液晶電視取代傳統(tǒng)電視一樣，在液晶電視出現(xiàn)之前，索尼一直在傳統(tǒng)電子管電視行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位，而當液晶電視出現(xiàn)后，索尼開始節(jié)節(jié)敗退，電子管電視則退出了歷史舞臺。同樣，磁制冷技術(shù)一旦產(chǎn)業(yè)化，必將引起制冷行業(yè)的重新洗牌。
從各企業(yè)磁制冷項目的推進來看，包括GE在內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)均采用類似雙筒耦合磁制冷模塊，GE稱其新型磁制冷冰箱最早于2022年上市；法國C公司采用旋轉(zhuǎn)盤式磁制冷模塊，目前宣傳已經(jīng)進入制冷模塊產(chǎn)業(yè)化階段，但是國內(nèi)外同行均未見到樣機和具體性能參數(shù)。如果海爾的磁制冷產(chǎn)業(yè)項目進展順利，那么中國企業(yè)將掌握主導制冷行業(yè)新格局和產(chǎn)業(yè)鏈重組的難得機遇。