Phát triển thành công phương pháp làm mát cho tủ lạnh bằng từ trường

Các nhà nghiên cứu tại tập đoàn khoa học công nghệ đa quốc gia General Electric (GE) đã phát triển thành công một công nghệ làm lạnh mới áp dụng cho tủ lạnh bằng cách sử dụng từ trường. Phương pháp này hứa hẹn có thể áp dụng việc làm lạnh trên tủ lạnh giúp cải thiện lượng điện năng tiêu thụ từ 20 đến 30% so với phương pháp hiện tại đồng thời thân thiện với môi trường hơn.

>>> Video: Công nghệ làm lạnh bằng chất từ nhiệt

Tủ lạnh là thiết bị điện gia dụng hết sức phổ biến tại các gia đình. Từ trước đến nay, mặc dù nhận được nhiều sự cải tiến giúp vận hành hiệu quả hơn, tủ lạnh vẫn là 1 trong những thiết bị tiêu thụ điện nhiều nhất trong nhà. Nguyên lý làm lạnh của đa số các tủ lạnh hiện nay vẫn dựa trên hóa chất CFC và luôn truyền lượng nhiệt đáng kể ra môi trường xung quanh.

Làm lạnh bằng từ tính không phải là một ý tưởng quá mới mẻ. Vào những năm 1880, nhà vật lý người Đức Emil Warburg đã phát hiện ra hiệu ứng magnetocaloric (hiệu ứng từ nhiệt) - Hiệu ứng khi một số loại vật liệu cố thể thay đổi nhiệt độ khi tiếp xúc với từ trường. Vào thời điểm đó, người ta bắt đầu suy nghĩ tới việc áp dụng hiệu ứng từ nhiệt vào công nghệ làm lạnh.

Sau đó, hệ thống làm lạnh bằng từ tính được tái phát triển vào những năm 1930 bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos (LANL) thuộc bang New Mexico, Mỹ và đã đạt được một số thành công nhất định trong công nghệ làm lạnh vào những năm 1980.

Tuy nhiên, công nghệ đã không thể áp dụng vào tủ lạnh dân dụng do để hạ nhiệt độ xuống, người ta phải dùng những khối nam châm siêu dẫn vốn cần một lượng điện năng lớn để hoạt động.

Cách đây gần 1 thập kỷ, nhóm các nhà nghiên cứu GE từ Mỹ và Đức đã hợp tác với nhau để tiếp tục phát triển công nghệ làm lạnh dựa vào nhiều loại vật liệu từ tính đặc biệt. Những phương pháp mới luôn được áp dụng nhằm hạ nhiệt độ xuống. Cho tới cách đây 5 năm, một kỹ sư thuộc GE tên Michael Benedict đã xây dựng thành công 1 mô hình làm lạnh có thể đưa nhiệt độ xuống tới 1 độ C. Tuy nhiên, kích thước của thiết bị vẫn còn quá lớn.

Gần đây, các nhà khoa học vật liệu thuộc nhóm nghiên cứu đã tình cờ đạt được một bước đột phá lớn, phát hiện ra loại nam châm hợp kim nickel và mangan có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Bằng cách sắp xếp các thanh nam châm vào 1 chuỗi gian làm mát 50 giai đoạn. Bước đầu, nhóm nghiên cứu đã có thể làm giảm nhiệt độ của một dòng nước nóng 45 độ C chảy qua. Theo Benedict, thành viên nhóm nghiên cứu mô tả rằng thiết bị chỉ có kích thước của một chiếc xe đẩy nhỏ.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Venkat Venkatakrishnan cho biết: "Chưa có người nào trên thế giới có thể thực hiện phương pháp làm mát qua nhiều giai đoạn. Chúng tôi tin rằng, nhóm nghiên cứu sẽ là những người đầu tiên có thể thu nhỏ cỗ máy làm mát bằng từ trường. Chúng tôi cũng sẽ là những người đầu tiên bước vào giai đoạn phát triển làm lạnh bằng từ tính".

Nhóm nghiên cứu đã trình bày hệ thống với một chuyên gia thuộc Bộ năng lượng Mỹ, chuyên viên của nhà trắng và cục bảo vệ môi trường Mỹ. Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục định hình cho giai đoạn tiếp theo và hy vọng có thể làm lạnh từ nhiệt độ 56 độ C mà vẫn sửu dụng lượng điện năng thấp nhất.

Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu là có thể áp dùng công nghệ bằng từ tính để thay thế hoàn toàn công nghệ làm lạnh bằng hóa chất trên các tủ lạnh hiện tại. Venkatakrishnan cho biết thêm: "Chúng tôi đã dành ra hơn 100 năm để tìm cách làm cho chiếc tủ lạnh vận hành hiệu quả hơn. Bây giờ chúng tôi đang tìm cách cải thiện nhiều hơn nữa cho lộ trình 100 năm tiếp theo".

Từ khóa liên quan:

công nghệ làm lạnh

công nghệ làm mát

làm lạnh bằng từ trường

hóa chất CFC

hiệu ứng magnetocaloric

hiệu ứng từ nhiệt

Venkat Venkatakrishnan