The 1st International Conference on Magnetic Refrigeration at Room Temperature was held at Montreux, Switzerland during September 27-30, 2005. The conference was the first of its kind to bring together about 140 scientists and engineers interested in magnetic refrigeration in one place. The magnetocaloric effect was discovered in 1881, however, magnetic refrigeration at room temperature was demonstrated to be viable in 1997 Since then, R&D efforts toward magnetic refrigeration have been on the rise around the world, in both areas of systems and materials. The conference reflected the recent R&D trend in magnetic refrigeration at room temperature, which includes the use of permanent magnet instead of superconductor magnet, switch from reciprocating to rotary magnetic refrigeration system, development of magnetic materials based on transition metal elements besides rare earth materials such as gadolinium(Gd).
This paper reviews the magnetic refrigeration technology that is a novel cooling method utilizing magnetic field to obtain low temperature. The key component of the refrigeration is a novel magnetic refrigerant which should possess sufficiently large magneto-caloric effect so that a pseudo-Carnot magnetic refrigeration cycle can cover reasonably large temperature span. Otherwise, a regenerative concept should be employed to expand the temperature span of the refrigeration cycle. There is a growing interest in magnetic refrigeration as a viable refrigeration technology not only for cryogenics as well as room temperature range. This paper covers historical developments, fundamental concepts, key components, application classification, and recent research trend of magnetic refrigerators.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.1
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pp.47-51
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2017
Recently international cooperations are formed to deal with the environmental pollution of the atmosphere generated by the vapor compression refrigeration system. A refrigeration technique, which can replace existing CFC refrigerants that are the main cause of environmental contamination, has received greater attention. Magnetic refrigeration is a refrigeration technique using the magnetocaloric effect of the magnetic material, and is an eco-friendly refrigeration technology using the solid refrigerant instead of CFC refrigerants. Also it is regarded as an efficient refrigeration system to generate temperature difference between high and low sides using the temperature change of magnetic refrigerants according to the change of magnetic field, instead of using power-consuming and noisy compressor. In this paper, we introduce the magnetic refrigeration apparatus using concentric Halbach cylinder permanent magnets and the experimental results using the apparatus.
This paper reviews the development status of magnetic refrigeration system for hydrogen liquefaction. There is no doubt that hydrogen is one of most important energy sources in the near future. In particular, liquid hydrogen can be utilized for infrastructure construction consisting of storage and transportation. Liquid hydrogen is in cryogenic temperatures and therefore high efficient liquefaction method must be studied. Magnetic refrigeration which uses the magneto-caloric effect has potential to realize not only the higher liquefaction efficiency > 50 %, but also to be environmentally friendly and cost effective. Our hydrogen magnetic refrigeration system consists of Carnot cycle for liquefaction stage and AMR (active magnetic regenerator) cycle for precooling stages. For the Carnot cycle, we develop the high efficient system > 80 % liquefaction efficiency by using the heat pipe. For the AMR cycle, we studied two kinds of displacer systems, which transferred the working fluid. We confirmed the AMR effect with the cooling temperature span of 12 K for 1.8 T of the magnetic field and 6 second of the cycle. By using the simulation, we estimate the total efficiency of the hydrogen liquefaction plant for 10 kg/day. A FOM of 0.47 is obtained in the magnetic refrigeration system operation temperature between 20 K and 77 K including LN2 work input.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.16
no.12
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pp.1101-1106
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2004
Magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect (MCE)-the ability of some materials to heat up when magnetized and cool down when demagnetized. A rotary magnetic refrigeration device using gadolinium (Gd) ribbon and permanent magnets was constructed for experimental study. Gd ribbon attached around a rotating wheel is cyclically magnetized and demagnetized by permanent magnets and exchanges heat with liquid in the surrounding container. Temperature of the liquid in each divided section of the container was measured and the experimental results obtained in this study were discussed.
The magnetocaloric effect (MCE), which is the reversible temperature change of magnetic materials due to an applied magnetic field, occurs largely in the vicinity of the magnetic phase transition temperature. This phenomenon can be used to induce magnetic refrigeration, a viable, energy-efficient solid-state cooling technology. Recently, Metal-organic frameworks (MOFs), due to their structural diversity of tunable crystalline pore structure and chemical functionality, have been studied as good candidates for magnetic refrigeration materials in the cryogenic region. In cryogenic cooling applications, MCE using MOF can have great potential, and is even considered comparable to conventional lanthanum alloys and magnetic nanoparticles. Owing to the presence of large internal pores, however, MOF also exhibits the drawback of low magnetic density. To overcome this problem, therefore, recent reports in literature that achieve high magnetic entropy change using a dense structure formation and ligand tuning are introduced.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.16
no.4
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pp.383-389
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2004
Magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect (MCE) - the ability of some materials to heat up when magnetized and cool down when removed from the magnetic field. The available techniques for studying the MCE we: (1) direct measurements by monitoring the change in the material's temperature during the application or removal of the magnetic field; and (2) indirect calculations from the experimental data of magnetization and/or specific heat as a function of the temperature and magnetic field. The MCE of gadolinium (Gd) has been demonstrated by direct measurements of temperature change, and isothermal magnetic entropy changes and adiabatic temperature changes have been calculated.
In this study, a room temperature AMRR (Active magnetic regenerative refrigerator) was fabricated, and experimentally investigated. Gadolinium (Gd) was selected as a magnetic refrigerant with Curie temperature of 293 K. Permanent magnet was utilized to magnetize and demagnetize the AMR. To produce large magnetic field above 1 T in the magnetic refrigeration space, a special arrangement of permanent magnets, so called Halbach array, is employed. Sixteen segments of the permanent magnets magnetized different direction, constitute a hollow cylindrical shaped permanent magnet. The AMR is reciprocated along the bore of the magnet array and produces cooling power. Helium is selected as the working fluid and a helium compressor is utilized to supply helium flow to the regenerator. The fabricated AMRR has different structure and compared to a convectional AMRR since it has an additional volume after the regenerator. Therefore, the cooling ability is generated not only by magnetocaloric effect of magnetic refrigerant but also by the pulse tube effect. It is verified that the cooling ability of AMR is increased due to the magnetocalric effect by the fact that the temperature span becomes $16^{\circ}C$ while the temperature span is only $8^{\circ}C$ when the magnetic field is not applied to the regenerator.
Ku, Su Kyung;Jeong, Ji Yun;Park, Jong Dae;Jeon, Ki Hong;Kim, Eun Mi;Kim, Young Boong
Food Science of Animal Resources
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v.34
no.5
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pp.597-603
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2014
In this study, the physicochemical and sensory quality characteristics due to the influence of various thawing methods on electro-magnetic and air blast frozen pork were examined. The packaged pork samples, which were frozen by air blast freezing at $-45^{\circ}C$ or electro-magnetic freezing at $-55^{\circ}C$, were thawed using 4 different methods: refrigeration ($4{\pm}1^{\circ}C$), room temperature (RT, $25^{\circ}C$), cold water ($15^{\circ}C$), and microwave (2450 MHz). Analyses were carried out to determine the drip and cooking loss, water holding capacity (WHC), moisture content and sensory evaluation. Frozen pork thawed in a microwave indicated relatively less thawing loss (0.63-1.24%) than the other thawing methods (0.68-1.38%). The cooking loss after electro-magnetic freezing indicated 37.4% by microwave thawing, compared with 32.9% by refrigeration, 36.5% by RT, and 37.2% by cold water in ham. The thawing of samples frozen by electro-magnetic freezing showed no significant differences between the methods used, while the moisture content was higher in belly thawed by microwave (62.0%) after electro-magnetic freezing than refrigeration (54.8%), RT (61.3%), and cold water (61.1%). The highest overall acceptability was shown for microwave thawing after electro-magnetic freezing but there were no significant differences compared to that of the other samples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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