现代科技的磁制冷技术

这个技术，是在西瑞士应用科技大学里推出的。这个地方，是离日内瓦30公里的地方。实际上，这个地方离市中心的距离和同济大学差不多，我们昨天去同济大学参观过的。我们来看一看，我们可以用制冷技术帮助保存食物、降低温度等等。这样一种技术，实际上制冷的概念已经在几千年前就已经开始使用了。几千年前，中国人就已经学会把冰块切割下来，用这些冰块保存食物或者进行其他的工作，等等。

在上个世纪中叶，人工制冰是几十年前的事情。这之前人们是使用天然的能源制造冰块或者从天然能源获得冰块。大家可以从图表上看到冰的一系列用途。如果把冰和盐混合起来，温度会进一步的下降，零下15度，这样就可以做冰淇淋了。还可以用到其他的用途。有一些人把冰放到小盒子里去，这样就可以降低液体的温度，让食物变得更加新鲜。第一个投入商业使用的冰箱是在1916年推出的，现在这个公司已经成为伊莱克斯公司的下属公司。大家看到的数字，是我们冰箱的需求量，我们可以看到这个数字是相当大的。在2006年，全世界一共需要几千万台的空调。美国也是一样，市场都是相当的巨大。中国05年的市场需求量是达到了2000多万台。这些都是非常有趣的数字，这些都是通过市场调查得到的数据。

制冷有些什么样的问题呢？有什么样的困惑存在呢？我们发现这个政策变得越来越紧了，制冷剂会对环境造成很大的影响，会破坏大气里的臭氧层。这种制冷机的利用已经有一定的限制了，不能随意的限制，因为这个材料有可能会影响到大气里的臭氧层。根据解决全球变暖的协议，我们一定要采用新的技术，把以前的、老的、传统的制冷机加以改革，不能再用了。

在这里，我们也看到了一系列的标准，慢慢的被遗忘了。现在我们也看到一系列的新标准被应用。当然，我这儿不会就一些具体的配方来做详述。但我们看到了一个潮流，就是技术上不断演进的潮流。这样一个先进技术的改进下，我们二氧化碳的排放量已经有了非常大的减少。明天、未来这个市场又会是怎么样呢？我们在2010年到2015年，我们一定会有一种新的制冷的机制。在这样的举措下，我们的GWP会有1200，这个数字还是很大的，但ODP可以降到零。现在我们再看看未来的一些远景。当然我们希望最终达到的目的，就是把制冷剂对环境的影响降到最小。现在，我们觉得有两种可以解决的方法，一种可以通过冰泥。另外一种可以通过二氧化碳的水化的泥来做制剂。这也是对未来技术的展望。

OsmannSari博士发明了水醚，因为它是一个自然的元素。你们可以看到它的图片，看上去像雪花。现在大家看到的就是它的主要指数，还有它的制冷度数做的一些比较。在这儿我们可以看到一些具体的参数的比较，在CU2里它水制制剂比水来得更有效，而且对环境的影响非常少。这有一个图片，这是我们的分子图形，也可以组成水的分子模式。这就是我们氢有化合物的结构。如果和其他的技术相比，我们这个技术应该说前景是非常大的。因为从参数、指数上可以看到它的制冷作用非常不错，而且对环境的影响也是非常小的。它的影响，要比现在的制冷器少相当于2000参数的量。

现在，我再给大家回顾一下，到底我们这个磁性的制冷的发展历史。如果您能够阅读一下Sari教授的论文，您可以看到相关的具体的论述。我们可以看到磁性理论的初创，也是由于教授发现了磁热效应，大家看到的就是磁热理论，通过磁场的改变来改变温度。把它移出磁场，温度会相应的降低；放到磁场，温度会相应的增加。同样，我们有一个展示图形，移书磁块温度会增加；移出磁块，温度会降低。这叫做绝热磁化的过程。30年代之后，一系列的相关用磁性降温的研究也在不断的进行中。我们希望能够接近绝对零度，大家为这个目的也在不断的研究当中。在过去的几年里，由于超导物质的发现，我们也可以到达新的距离温度。所以，在上面的图片里，也展示了一些比较新的、在磁热物质上的一些新的拓展。在全球范围里，我们可以看到一些新的研究成果，包括美国的一些研究成果。目前，有相关的一系列国际组织也在这个领域里展开了相应的研究。

这些人，几个月前进行了一个相关的讲相关问答:

提问：刚才介绍的磁技术非常新奇，第一次听说。但是究竟将来在建筑上怎么用，哪怕做小房子，途径是什么样的？我们应该怎么去发展这个东西？

米歇尔教授：OsmannSari先生是这方面的专家，他可以给一个很好的回答。我只能尽量的回答。我们在瑞士有一个公司专门做这个制冷的设备，由一个非常巨大的轮子把设备放进去，你可以把这个设备装到一个空气的调节器里去，我们有一个瑞士公司在这么做。在我们研发的过程中，我们还需要更多的支持，来自于我们中国合作伙伴的支持。我在三个星期以前，在蒙古做过一个类似的演讲，他们非常热衷于找到这样的合作伙伴，一起把这个合作推向前进。我们是教授，不是商人，但我们需要合作伙伴。我希望有企业家、有商业界一起参与进来，找到一个好的合作方法。在整个制冷技术方面，OsmannSari教授也想成立一个公司做这样的研究，他现在到处游说，四处奔走，想把专利技术变为现实。我认为将来这种技术可以很方便的应用到建筑上去。这样是不是回答了你的问题呢？

提问：目前能够达到的COP是多少？现在能做到的最大容量是多少？

米歇尔：你的问题非常有意思。实际这个问题我也问过OsmannSari教授。根据已经有的这些东西，容量是100瓦特，是相当小的。所以我们还在寻求一个更好的容量。对于一些小的设备来说，100瓦够了。如果不想给整个房间制冷，给一个小的空间制冷，100瓦够了。COP至少是7。

提问：这么好一个技术，你觉得阻碍它产业化发展的主要因素有哪些，因为它并没有大量的使用、应用。谢谢！

米歇尔：首先，是成本。还有一个是可获得性。有些元素，像钆成本比较高，这当中需要其他很多的行业一起参与进来。这样才能找到我们所需要的材料并且推广。还有一个，就是提高他的可靠度。要做成一个产品，一定要是可靠的。我们在实验室里可以肆无忌惮做实验，但做成产品的话一定是要非常可靠的。我们知道它不是一个可以替代一切制冷产品的产品，只是众多制冷产品中的一部分。到底是做到多大，给大的空间制冷还是给小的空间制冷，这都是我们需要考虑的。这是我们目前存在的挑战。

总而言之，在这儿您看到的是一系列的运作的原理，同时它在不同的机器上的应用。大家可以看到，里面用到的Brayton循环原理。我们把磁热效应进行了分析，发现它产生的效果还是比较持续的。在这儿，我们又把它和我们的磁制冷和传统制冷做了一个比较。传统制冷我们用压缩机，有一些原理都是相同的。但磁制冷里我们会把一些磁性的物质做出移出磁场的工作。刚才我解释过了，通过这样的磁性介质在位置上的改革影响到温度的变化。当你移入的时候，会加热；移出的时候，会制冷。整个移动过程中，可以来影响磁场。

现在大家看到的是更具体的方程式、一些相关的数据。如果我们用铁来做介质，不会有太大的变化。在这个案例里，我们发现了这个温度可以达到我们要求的变化，比如说可以达到两个特斯拉5K的标准。同时要用到特别的MCE氯。我们也可以在这样的结构力，做到循环，在92年的时候，AMR循环被发明，有三种不同的制剂，比如说外部的制冷剂、内部制冷剂和激活的词性制冷剂。

比如说，其中有相关的背景介绍，比如IIR会议以及它的作用原理。由于这个幻灯片没有办法正常的工作，所以您没有办法看到它的运作原理的动画场面。事实上，按照原来的PPT，您可以看到它整个的动画运作，也解决如何从热存储到冷存储的一个过程，如何应用在我们的冰箱中。这个就是AMR循环，我们可以看到一些适应性的数据，在这里，也是显示了不同的温度变化，也有了不同的变化的区域，大家在图上可以看到相关的论述。

现在再看一个非常有意思的应用，就是布朗磁热泵，我承认这个尝试没有进入应用阶段，但很多的理论已经被投入到研究中。从图上可以看到它的运作原理、结构剖面图，里面有50个循环，在热和冷之间，德尔塔T差距是47，应该说差距是非常高的。这个德尔塔T也可以达到294K，也是蛮高的。一年以后，这个德尔塔T可以达到200K，这个是我们的目标。

这个就是目前有的磁冰箱的制冷，左面是不同研究机构的国家、种类、年代、磁场的范围、制冷剂。应用超绝温的材料，事实上还是在试验中。我们也看到了不同的研究机构所导入的不同实施、应用。其中，也有来自于加拿大的、有来自于中国的，还有来自欧洲的不同研究机构的努力。大家可以看到，制冷力还是比较低的。还有很多其他来自欧洲的国家，比如德国，都有在做与这相关的研究。西瑞士应用科技大学也在进行这方面的努力。最后两个蓝色的数据，就是我们相关的研究成果，比如我们可以达到最低的制冷功率是100，最大的德尔塔T是3。当然，这些都是在实验阶段。最终我们一定会把它做商业化应用。这个就是现有的系统，大家可以看到相关的产品图片。这是一个另外的旋转系统，由日本设计，可以看到两边是冷热系统。这当中一个流体，是反复在流动的。这一个是南京的一个系统，也是一个模型，是南京大学室温磁制冷机，德尔塔T很高，是23K。现有的制冷系统，我们可以看到有的同仁们正在这个领域里做着研究。这是一个Tesla的模拟，左下角就是相关的模拟结果。这个图上，我们分别看到了机器的结构图和运作的原理。现在大家看到的，是另外一个内部结构图，可以看到其中的磁部件、整个的热流和冷流。红的是热流，蓝的是冷流。所以，当我们应用磁性原理的时候，我们也得到了一个这样的图示。这些不同的蓝色、红色的线分别显示了不同的循环，我们用到了一些磁性重生成的原理。我们可以看到一些相关的数据，可以看到轮轴，空气是从里面的底部出来的，搜集器进行搜集。

冷热两端的温度也是通过循环可以得到非常不错的结果。最后，你可以看到热端的温度是23.5，在冷端，是17到18度。我觉得这也是一个非常理想的模型。你可以通过不同的制剂，达到不同的效果。用在通风制剂领域应该是相当不错的。

现在我们看看，这是MCM，我们可以达到相关的17度。那我们的成本到底是多少呢？现在的成本是每千克4380欧元。我们也知道，我们是致力于降低这样的成本，这样才能广为应用。还有一些其他的制剂，也是在研究中。

大家也期望能够很好的提高效率，提高性能还降低成本。你也可以用这些磁性化合物。在这里，我不会跟大家讨论太多的细节，但这里给你显示的，就是未来可能有的最佳应用。从图上我们可以看到一系列的专利号码都是为这些特别材料申请的专利。有三个元素的复合物，包括了硅、锰以及其他的元素，做成一个化合物，温度可以最高达到超过6.5的水平。

现在我总结一下。我希望我的演讲不要太令人昏昏欲睡。我觉得这样一种磁性的制冷设备可以很好的解决能源的过渡消耗和世界变暖的问题，可以为我们的社会提供更好的设备，满足社会的需要，同时它也是一种商业的很好的机会。如果你在这方面投资的话，可能会获得比较好的结果。它有一些什么样的好处呢？首先，它的一个节能设备；第二，对环境是毫无污染的，可以减少二氧化碳对臭氧层的破坏，减少温室气体的排放；同时，它也是一个非常简单的设备，一个低压的设备，而且工作起来基本没有什么声音。所以这种设备的表现、效率都是相当的高的。你用少量的电力，就可以大量的输出制冷、制热的液体或者气体，可以在将来减少更多的能源消耗。我希望将来进一步的降低成本，降低维护和保养的成本，也减少材料的成本。我们在目前来说，还有一些什么样的挑战呢？首先，就是安全，我们需要更好的具有保护性的设计，循环不要对人产生危害。同时这个材料自己也有一点问题，我们要找到更好的材料，这样才能创造大于20%的节能。同时也要减少成本，减少安装成本10%，减少运营成本5%。

我的演讲结束的时候，引用一句话，“最聪明的人是能够随着世界而变化的人，最不聪明的人就是希望世界改变服从他自己的人”。因此，所有这些我们的科学发展都应该朝着聪明的方向走，而不是朝着愚蠢的方向走，这就是我最后的总结。