Réfrigération magnétique

1 - Contexte

2 - Effet magnétocalorique

• 2.1 - Définition
  Figure 1 - Principe de l’effet magnétocalorique
• 2.2 - Équations thermodynamiques
  Figure 2 - Évolution en fonction de la température de l’aimantation et de l’entropie du gadolinium autour de sa température de Curie TC Figure 3 - Évolution de l’entropie magnétique en fonction de la température pour 0 et 5 T et variation associée
• 2.3 - Caractérisation de l’EMC
  Figure 4 - Capacité thermique massique mesurée et EMC (ΔTad) déduit pour l’alliage de gadolinium Gd5Si2Ge2 (d’après ) Figure 5 - Aimantation isotherme M(B) mesurée pour différentes températures T et entropie magnétique ΔSm déduite pour le gadolinium

3 - Matériaux à EMC géant autour de l’ambiante

• 3.1 - Relation entre transition de phase et EMC
  Figure 8 - Variation d’entropie magnétique des matériaux Gd, Gd5Si2Ge2 et MnFeP0,45As0,55 pour des variations de niveau d’induction de 0 à 2 T et de 0 à 5 T
• 3.2 - État de la recherche actuelle
  Figure 9 - Influence de la composition sur la variation d’entropie de MnFeP1−xAsx Figure 10 - Maximum de la variation d’entropie magnétique ΔSmax et de l’EMC (ΔTmax) à 2 T Figure 11 - Analogie entre les cycles thermomagnétique et thermodynamique Tableau 1 Tableau 2

4 - Réfrigération magnétique

• 4.1 - Application de l’EMC à la production de froid
  Figure 12 - Comparaison des coefficients de performance des différentes techniques de production de froid
• 4.2 - Réfrigération magnétique active à récupération
  Figure 13 - Représentation du cycle AMRR et profil associé de température le long du régénérateur Figure 14 - Évolution des températures de la source chaude et de la source froide, gradient de température dans le régénérateur Figure 15 - Influence des paramètres du cycle, débit et fréquence, sur l’amplification de ΔTad Figure 16 - Différentes configurations du régénérateur magnétique actif
• 4.3 - Critères de choix

5 - Développements récents

• 5.1 - Démonstrateurs à aimants supraconducteurs
  Figure 17 - Démonstrateur de réfrigération magnétique développé aux États-Unis Figure 18 - Liquéfacteur à EMC
• 5.2 - Démonstrateurs à aimants permanents
  Figure 19 - Dispositif de réfrigération magnétique à aimants permanents Figure 20 - Système de réfrigération magnétique rotatif et sa source de champ Figure 21 - Dispositif ACA Figure 22 - Dispositif pour l’étude du cycle AMRR du LEG Figure 23 - Représentation du cycle AMRR Figure 24 - Évolution des températures de la source chaude et de la source froide enregistrées par les thermocouples placés aux deux extrémités Figure 25 - Gradient de température mesuré pour deux débits Figure 26 - Puissance froide en fonction de l’écart de température obtenue pour une fréquence du cycle de 0,47 Hz Tableau 3 Tableau 4

6 - Conclusion