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1 - CONTEXTE

  • 1.1 - À propos de deux exemples
  • 1.2 - Système magnétocalorique : des principes à la machine

2 - EFFET MAGNÉTOCALORIQUE

3 - MATÉRIAUX À FORT EFFET MAGNÉTOCALORIQUE

4 - DISPONIBILITÉ ET MISE EN ŒUVRE

5 - MACHINES ET SYSTÈMES DE RÉFRIGÉRATION

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : RE130 v1

Contexte
Matériaux magnétocaloriques

Auteur(s) : Daniel FRUCHART, Damien GIGNOUX

Date de publication : 10 juil. 2009

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INTRODUCTION

Ce dossier fait le point sur l'état actuel des recherches sur les matériaux magnétocaloriques les plus prometteurs pour la réfrigération. Après une première partie consacrée au contexte dans lequel se situent ces recherches, une description plus détaillée de l'effet magnétocalorique et sa détermination expérimentale sont traitées dans une deuxième partie. La troisième partie, la plus importante, présente les propriétés et les performances des différents composés auxquels on s'intéresse en raison de leurs performances élevées. La disponibilité et la mise en œuvre sont rapidement abordées dans la quatrième partie. Enfin, les systèmes de réfrigération existants sont à peine esquissés dans la cinquième partie.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re130


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1. Contexte

Daniel FRUCHART, Directeur de Recherche au CNRS est responsable du Groupe « Intermétalliques & Interstitiels – ­Conversion de l’Énergie » du Département Matière ­Condensée, Matériaux, Fonctions de l’Institut Néel, CNRS, Grenoble [email protected]

Damien GIGNOUX, Professeur à l’Université Joseph Fourier de Grenoble, est chercheur au Département Matière ­Condensée, Matériaux, Fonctions de l’Institut Néel, CNRS, Grenoble [email protected]

Les besoins en termes de réfrigération domestique ou industrielle, en climatisation de bâtiments ou de véhicules, en nouveaux moyens cryogéniques… ne cessent d'augmenter avec l'évolution du mode de vie et des besoins domestiques et technologiques de la société moderne, en particulier dans le double contexte du changement climatique et de la limite des ressources naturelles (énergétiques et matières premières). Ce contexte nous oblige à maîtriser chacune des causes de l'effet de serre où les HFC (hydro-fluoro-carbures), les gaz essentiellement utilisés en réfrigération classique compression/détente, se révèlent redoutablement pernicieux (selon la formule, 1 kg de HFC équivaut à 1 t, voire à 3 t de CO2). En retour, le réchauffement climatique renforce la demande en climatisation de confort, et entraîne donc un plus large appel d'énergie électrique. Le contexte actuel implique la mise en œuvre de techniques plus efficaces. Le rendement thermodynamique de la réfrigération classique (compression/détente) est au plus de 40 %, à comparer au système magnétocalorique établi à plus de 60 %. Il y a donc lieu de promouvoir cette nouvelle technologie du double point vue, écologique et économique. Si d'autres techniques alternatives en réfrigération peuvent être avancées pour des applications spécifiques (telles que la thermoélectricité, l'évaporation, la compression détente de CO2 , etc.), l'efficacité élevée de la réfrigération magnétique est un critère de choix, si l'on réussit à utiliser des matières premières abondantes permettant alors une mise en œuvre à très grande échelle.

1.1 À propos de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LEBOUC (A.), ALLAB (F.), FOURNIER (J.-M.), YONNET (J.-P.) -   Réfrigération magnétique.  -  [RE 28] Innovation Environnement-Sécurité-Énergie (2005).

  • (2) - GEOFFROY (O.) -   Physique des matériaux magnétiques.  -  [D 2 080] Convertisseurs et machines électriques (2006).

  • (3) - GEOFFROY (O.) -   Propriétés techniques des matériaux magnétiques.  -  [D 2 081] Convertisseurs et machines électriques (2006).

1 Sources bibliographiques

WARBURG (E.) - * - Ann. Phys., 13, p. 141 (1881).

WEISS (P.), PICCARD (A.) - * - Compt. Rend., 166, p. 352 (1918).

LEBOUC (A.), ALLAB (F.), FOURNIER (J.-M.), YONNET (J.-P.) - Réfrigération magnétique. - [RE 28] Techniques de l'Ingénieur (2005).

EGOLF (P.W.), KITANOVSKI (A.), GENDRE (F.), SARI (O.) - * - http://www.vd.ch/fileadmin/user_upload/organisation/dfj/dges/fichiers_pdf/060915-refroidissement.pdf

TISHIN (A.M.), SPICHKIN (Y.I.) - The magnetocaloric effect and its applications. - Series in Condensed Matter Physics, Institute of Physics Publishing (IoP) (2003).

PECHARSKY (V.K.), GSCHNEIDNER Jr. (K.A.), PECHARSKY (A.O.), TISHIN (A.M.) - * - Phys. Rev., B64, 144406 (2001).

BEAN (C.P.), RODBELL (D.S.) - * - Phys. Rev., 126, p. 104 (1962).

WIENDLOCHA (B.), TOBOLA (J.), KAPRZYK (S.), ZACH (R.), HLIL (E.K.), FRUCHART (D.) - * - J. Phys. D. Appl. Phys., 41, 205007 (2008).

GEOFFROY (O.) - Physique des matériaux magnétiques. - [D 2 080] Convertisseurs et machines électriques, Techniques de l'Ingénieur (2006).

GEOFFROY (O.) - Propriétés techniques des matériaux magnétiques. - [D 2 081] Convertisseurs et machines électriques, Techniques de l'Ingénieur (2006).

DU TRÉMOLET DE LACHEISSERIE (E.) - Magnétisme : Fondements. - EDP Sciences (2000).

GSCHNEIDNER Jr. (K.A.), PECHARSKY (V.K.), TSOKOL (A.O.) - Recent developments in magnetocaloric materials. - Rep. Prog. Phys., 68, p. 1479-1539 (2005).

SELTE (K.), KJEKSHUS (A.), ANDERSEN (A.F.), ZIEBA (A.) - * - J. Phys. Chem. Solids, 38, p. 719 (1977).

WADA (H.), TANABE (Y.) - * - Appl. Phys. Lett., 79, p. 3302 (2001).

WADA (H.), TANIGUCHI (K.), TANABE (Y.) - * - Mater. Transact., 43, p. 73 (2002).

DE CAMPOS (A.), ROCCO (D.L.), CARVALHO (A.M.G.), CARON (L.), COELHO (A.A.), GAMA (S.), DA SILVA (L.M.), GANDRA (F.C.G.), DOS SANTOS (A.O.), CARDOSO (L.P.), VON RANKE (P.J.), DE OLIVEIRA (N.A.) - * - Nature Materials, 5, p. 802-804 (2006).

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