چرخه کارنو، انرژي سبز، بازدهي انرژيهاي نوين
مطالعه درباره يخچال‌هاي مغناطيسي با کشف "اثرمغناطيس گرمايي" در مرکز تحقيقات لوئيس وابسته به وزارت هوا-فضاي آمريکا آغاز شد و "براون" براي اولين بار يخچال مغناطيسي را در بازه دماي اتاق مورد استفاده قرار داد. او با بکارگيري خاک نادر گادولينيوم (Gd) به عنوان ماده کار در يخچال مغناطيسي، به دماي 47 درجه كلوين در ميدان مغناطيسي 7 تسلا رسيد.
بازده يخچال مغناطيسي مي تواند 30 الي 60 درصد بازده چرخه کارنو باشد. در حالي که بازده يخچال با تراکم گازي تنها 5 الي 10 درصد چرخه کارنو است. بنابراين انتظار مي رود که يخچال مغناطيسي چشم اندازي بزرگ و کاربردي داشته باشد. خنک کنندگي و سرمازايي يخچال مغناطيسي از طريق چرخه يخچال مغناطيسي صورت مي گيرد و عموماً مرکب است از يک مغناطش و يک وامغناطيدگي که به ترتيب گرما در آن دفع و جذب مي شود.
دو حالت براي تهيه ميدان مغناطيسي در ماده مغناطيسي وجود دارد:
 |
الف- ماده مغناطيسي و آهنربا، هر دو در حالت سکون هستند. در اين صورت ميدان مغناطيسي پالسي يا متغير در حالت روشن و خاموش فراهم مي آيد.
ب- در ديگر حالت، حرکت نسبي بين آهنربا و ماده مغناطيسي وجود دارد. طريقه‌ي حرکت ممکن است به صورت رفت و برگشتي يا چرخشي باشد.
|
توانايي تغيير درجه‌ي دما را در داخل يك ميدان مغناطيسي، "اثر مغناطيس گرمايي" مي‌ناميم. در يک يخچال مغناطيسي، گادولينيوم که يک فلز فرومغناطيسي خاک نادر است، نقش ماده سرمازا را بازي مي کند. همچنين در اين سيستم يک آهنرباي قوي جاي چگالنده را مي گيرد. با اثر كردن ميدان، گادولينيوم گرما را متمرکز کرده و با حذف ميدان، بسرعت دماي آن کاهش مي يابد.
معمولاً زماني که گادولينيوم گرما جذب مي‌کند، مقداري انرژي ذخيره خواهد كرد که باعث افزايش حالت‌هاي اسپين الکتروني بصورت کاتوره اي مي‌شود. اما هنگامي که ميدان مغناطيسي اثر دارد، گشتاورهاي مغناطيسي اتم ها خودبه خود همسو شده و با ميدان مغناطيسي موازي مي‌شوند. همين طور اسپين‌هاي الکتروني نيز همسو شده و سپس گرما توسط يک شاره مي‌تواند به بيرون انتقال يابد.
| در تمام اين فرآيند ها که ميدان مغناطيسي نقش اصلي را بر عهده دارد، ديگر سيستم هاي با استهلاک بالا مطرح نيستند و صحبتي از گازهاي فريون بکار رفته در يخچال‌هاي تراکم گازي نمي‌شود. بنابراين سرمازاهاي مغناطيسي جانشين بهتري براي يخچال‌هاي فعلي ما خواهند بود. |
 |
هم چنين بايد گفت يخچال مغناطيسي در حوزه فناوري مولدها يک فناوري موافق با محيط زيست است چرا كه بکار گيري مواد مغناطيسي به عنوان واسطه هاي مولد،اثرات مخرب تخليه لايه اوزون و اثرات گلخانه اي را ندارد.