Køleanlæg baseret på magnetisk separation
Foto: Pixabay.
Der udføres proof of concept vedr. muligheden for at lave en varmepumpe baseret på, at det kemiske potentiale over en opløsning med paramagnetiske nanopartikler kan påvirkes via en permanent magnet. Via magneten ændres koncentrationen af nanopartikler, og derved forrykkes ligevægten i det kemiske potentiale i opløsningen. Dette vil i teorien få en del af væsken til at ændre fase ved et givet tryk, hvorved der køles eller varmes. Som kølemiddel vælges CO2 indledningsvist, da det et udbredt kølemiddel. Endvidere er kroppens håndtering af CO2 i både flydende og gasformig form godt beskrevet, hvorfor der hentes delvis inspiration i kroppens stofskifte i projektet. Hvis CO2 ikke kan anvendes, findes en anden kølemiddel/nanopartikel kombination. Projektet har 4 hovedfaser: 1) Der designes en forsøgsopstilling, der kan håndtere CO2, evt. under tryk. 2) Der findes nanopartikler med de ønskede egenskaber. 3) Nanopartiklerne testes i forsøgsopstillingen. Temperaturen af væskeopløsningen måles med og uden magnetisk påvirkning, og trykket i CO2-gassen måles samtidigt. 4) I blod findes et enzym kaldet kulsyreanhydrase, der virker som en katalysator i de kemiske reaktioner, der sker mellem vand og CO2. Der tilsættes kulsyreanhydrase i en del af forsøgene, for at se om reaktionstiden eller andre forhold ændrer sig herved.
I langt de fleste forsøg opfører temperaturudviklingen sig som forventet ud fra teorien. Udenfor magnetfeltet optager nanopartiklerne CO2, der kondenserer og derved opvarmer vandet. I magnetfeltet falder temperaturen, hvilket forklares via teorien med at CO2-fordamper fra opløsningen.
Der er flere usikkerheder ved forsøget
- I beholderen findes en lille elmotor for omrøring af nanopartiklerne, når de ikke påvirkes af magneten. Denne er på 0,65 W, men det er nok til at opvarme beholderens indre, og derved give usikkerheder. Nogle forsøg viser en stigning i temperaturen af CO2-gassen på ca. 0,3 °C med omrøreren tændt, og et tilsvarende fald i temperaturen med omrøreren slukket. Der er derfor søgt kompenseret for omrørerens opvarmning ved at korrigere med denne værdi.
- Temperaturen i lokalet varierede med udetemperaturen. Somme tider var temperaturen i lokalet højere end i forsøgsopstillingen, og somme tider var temperaturen i forsøgsopstillingen højere end i lokalet. Der er ikke kompenseret for dette, da betydningen ikke er entydig, men hvor der er kraftige fald i alle temperaturer er det nævnt i ovenstående oversigt.
- Der er tale om meget små temperaturvariationer og energier, så princippet vil ikke kunne bruges ved de større temperaturvariationer, der kræves i køleanlæg og varmepumper.
- COP er søgt målt ved at måle det arbejde som det koster at trække magneten ud af magnetfeltet.
Meget små energier
Energierne er meget små, så der er store usikkerheder på disse målinger. I mange målinger er arbejdet for at trække magneten væk fra nanopartiklerne mindre end det gennemsnitlige arbejde, som samme bevægelse koster uden påvirkning af nanopartikler. Hvis nanopartiklerne placeres på magneten udenfor magnetfeltet, kan man dog mærke at der er modstand mod at trække nanopartiklerne væk, så det formodes at der er et merforbrug af arbejde på magneten, når den påvirkes af nanopartikler.
Emner
Mere information
349-039