Kein Kühlmittel mehr: Durchbruch bei magnetischer Kühltechnologie

Koreanische Forscher haben eine Kühltechnologie entwickelt, die durchgängig auf einem magnetischen Verfahren beruht. Die nun vorgestellten Ergebnisse ihrer Arbeit stellen einen bedeutenden Durchbruch in der Kühltechnologie dar.

Viel umweltfreundlicher

Die neuartige Technologie, die am Korea Institute of Materials Science (KIMS) entwickelt wurde, gilt als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen, gasbasierten Kühlsystemen. Sie arbeitet auf Basis des sogenannten magnetokalorischen Effekts: Das Temperaturverhalten eines Kühlmaterials verändert sich, sobald ein äußeres Magnetfeld angelegt wird. Im Gegensatz zu klassischen Kühlsystemen werden dabei keine klima oder anders schädlichen Gas-Kältemittel benötigt.

Gänzlich neu ist die Idee dahinter nicht. Bisher war die Kommerzialisierung dieser Technologie aber mit erheblichen Hürden verbunden. Die Herstellung der magnetokalorischen Materialien ist kostenintensiv und stark von Seltenen Erden abhängig, was die Preisgestaltung erschwert. Zudem stellten die Produktion großflächiger Platten und feiner Drähte für industrielle Anwendungen eine technische Herausforderung dar.


Das KIMS-Team konnte nun eine Reihe von magnetokalorischen Materialien, darunter Legierungen auf Lanthan- und Manganbasis, erfolgreich herstellen und in Form von dünnen Platten sowie feinen Drähten verarbeiten. Mithilfe optimierter Verfahren wie Warmwalzen, Kaltziehen und Mikrokanalbearbeitung gelang eine nahezu formgenaue Herstellung, die Effizienz und Zuverlässigkeit deutlich steigert. Besonders hervorzuheben sind großflächige Lanthan-basierte Dünnbleche mit 0,5 Millimeter Dicke sowie Gadolinium-basierte Drähte mit einem Durchmesser von 1 Millimeter.

Ohne Seltene Erden

Für manganbasierte Materialien ohne Seltene Erden erzielte das Team zudem verbesserte Kühlleistung durch gezielte Steuerung von thermischer Hysterese und magnetischer Anisotropie. Außerdem wurde in Korea erstmals ein Messsystem entwickelt, das direkte Temperaturänderungen adiabatisch in den Kühlmaterialien und Komponenten erfasst, wodurch die Optimierung der Materialien und Module für magnetische Kühlsysteme möglich wird.

Angesichts global verschärfter Vorschriften für Kältemittel, unter anderem durch das Kigali-Änderungsprotokoll des Montrealer Abkommens, gewinnt die Entwicklung solcher umweltfreundlicher Kühltechnologien an Dringlichkeit. Experten sehen magnetische Kühlung als zukunftsweisende Lösung für den globalen Markt.

"Nach der Kommerzialisierung wird diese Technologie die Beschränkungen herkömmlicher gasbasierter Kühlsysteme überwinden und eine stabile, umweltfreundliche Kühlung ermöglichen", erklärte Studienleiter Jong-Woo Kim. Auf der Grundlage der neuesten Ergebnisse soll nun nationale industrielle Infrastruktur in Korea aufgebaut und gleichzeitig international expandiert werden.


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