Новые источники энергии

Холодильник представляет собой вращающуюся конструкцию, которая состоит из колеса, содержащего сегменты с порошком гадолиния, а также мощного постоянного магнита. Колесо прокручивается через рабочий зазор магнита. При вхождении сегмента с гадолинием в магнитное поле возникает магнитокалорический эффект, в результате которого сегмент нагревается. Это тепло отводится теплообменником, охлаждаемым водой. Когда гадолиний выходит из зоны магнитного поля, возникает магнитокалорический эффект противоположного знака, и материал кольца охлаждается. Компактное устройство работает фактически бесшумно и без вибраций, что выгодно отличает его от использующихся сегодня холодильников с парогазовым циклом. «Постоянный магнит и рабочее тело в виде гадолиния не требуют подвода энергии, утверждает профессор Карл Гшнайднер, сотрудник Ames Laboratory. Небольшая энергия необходима только для вращения колеса и обеспечения работы водяных насосов».

Такие системы могут быть автономными, поскольку создаваемая в них температурная разность легко может быть преобразована в электроэнергию, а мощность на выходе будет в несколько раз превышать мощность, потребляемую приводом ротора.

Магнитокалорический эффект (МКЭ), который лежит в основе работы магнитного холодильника, был открыт еще в 1881 году. Суть его состоит в способности веществ нагреваться и охлаждаться под действием магнитного поля. Изменение температуры является результатом перераспределения внутренней энергии вещества между системой магнитных моментов атомов и системой магнитных моментов кристаллической решетки. Намагничивание и размагничивание выступают аналогами циклов сжатия и расширения хладона в обычных холодильниках и тепловых насосах. Поскольку твердое тело обладает большей теплоемкостью, то изменение энтропии на единицу объема в твердых магнитных материалах в семь раз выше, чем в газе. Теоретически, магнитные холодильники должны быть во столько же раз и компактнее.

В России, приоритет в изучении данного эффекта принадлежит компании «Перспективные магнитные технологии и консультации» www.ndfeb.ru. Ее возглавляет доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией физфака МГУ Александр Тишин. Схема их установки показана на рис. 215.

Рис. 215. Схема установки для изучения магнитокалорического эффекта

В частности, на физическом факультете МГУ проведена большая работа по анализу характеристик многочисленных комбинаций редкоземельных и магнитных металлов и других материалов. Установлено, что сплав родия с железом Fe49Rh51 обладает максимальным известным удельным МКЭ, в несколько раз превышающим МКЭ материалов, обычно используемых в исследованиях по магнитному охлаждению.

Итак, мы рассмотрели несколько способов преобразования тепла окружающей среды в электроэнергию или механическую мощность. Отметим, что даже если специально не ставить такую задачу при конструировании, то эффект охлаждения рабочего тела может проявляться в других схемах преобразователей энергии, в результате энергообмена с окружающей эфирной средой, и отбора ее тепловой энергии, как, например, в схеме Флойда Свита.

Данные «побочные явления» убедительно показывают, что все аналогичные источники энергии работают в режиме открытых физических систем и энергообмена с эфирной средой.

Глава 15 Вода и водород в энергетике